In‐Situ Construction of Solid Electrolyte Interphases with Gradient Zincophilicity for Wide Temperature Zinc Ion Batteries

材料科学 电解质 共晶体系 阳极 电化学 化学工程 乙二醇 金属 电化学窗口 无机化学 电极 物理化学 合金 离子电导率 冶金 化学 工程类
作者
Zetao Chen,Wanting Zhou,Shunshun Zhao,Xin‐Hua Lou,Shimou Chen
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:15 (15) 被引量:65
标识
DOI:10.1002/aenm.202404108
摘要

Abstract Dendrite growth and parasitic side reactions on zinc (Zn) metal anode are major challenges limiting the practical application of aqueous zinc ion batteries (AZIBs), particularly under wide temperatures conditions. This study proposes a novel hydrated deep eutectic solvent based electrolyte by using ethylene glycol (EG) and SnI 4 , enabling AZIBs to achieve excellent cycling life from −30 to 60 °C. Spectroscopic characterizations reveal H 2 O molecules are effectively confined within the eutectic network due to the dual effects of Zn 2+ coordination and EG hydrogen bonding, thereby weakening the free water activity and broadening the electrochemical window. Furthermore, resulting from the dissociation‐reduction of the eutectic molecules and SnI 4 , an organic‐inorganic hybridized solid electrolyte interphase (SEI) layer is formed on Zn surface with the zincophile gradient, this gradient SEI layer effectively inhibits the hydrogen evolution reactions and regulates the oriented Zn deposition. The Zn//Zn symmetric cell utilizing this electrolyte achieves remarkable cycling stability of over 7800 h at room temperature, over 6000 h at −30 °C, and 2500 h at 60 °C. This work provides insights into the new approach and formation mechanism of zincophile gradient SEI layer on Zn anode, which demonstrates significant potential for developing AZIBs with high stability under wide temperatures conditions.
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