Boosting Ion Transport Kinetics in Sulfolane‐Modified Aqueous Electrolytes for High‐Performance Zinc‐Ion Batteries with V₂C MXene Cathodes

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作者
Jenitha Moses,Naveen T. Bharanitharan,T. Selvam,D. Durgalakshmi,A. Rajendran,S. Balakumar,R. Ajay Rakkesh,Ajay Rakkesh Rajendran,Ajay Rakkesh Rajendran
出处
期刊:Small methods [Wiley]
卷期号:9 (8): e2500028-e2500028 被引量:6
标识
DOI:10.1002/smtd.202500028
摘要

The advancement of zinc-ion batteries (ZIBs) is propelled by their inherent safety, cost-effectiveness, and environmental sustainability. This study investigates the role of sulfolane (SL), a polar aprotic solvent with a high dielectric constant, as an electrolyte additive to enhance ion transport and electrochemical performance in V₂C MXene cathodes for high-performance ZIBs. The addition of 1% SL optimizes Zn-ion transport by increasing ionic conductivity, suppressing electrolyte decomposition, and mitigating zinc dendrite formation. Galvanostatic Intermittent Titration Technique (GITT) analysis reveals a reduction in Zn2⁺ diffusion coefficient from 1.54 × 10⁻⁷ cm2/s in 2 m ZnSO₄ to 1.07 × 10⁻⁹ cm2 s-1 in the SL-modified system, indicating a more confined Zn2⁺ transport environment. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) further demonstrates a substantial decrease in activation energy from 123.78 to 65.08 kJ mol⁻¹, signifying improved charge transfer kinetics. Ex situ XRD confirms that SL stabilizes the phase transformation of V₂C to Zn₀.₂₉V₂O₅, enhancing structural integrity. The modified system achieves an impressive specific capacity of 545 mAh g⁻¹ at 0.5 A g⁻¹ and exhibits exceptional cycling stability, retaining 91% capacity over 7000 cycles at 20 A g⁻¹. These findings underscore the potential of sulfolane as a key additive for advancing V₂C MXene-based ZIBs.
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