Electrolyte Design for In Situ Construction of Highly Zn2+‐Conductive Solid Electrolyte Interphase to Enable High‐Performance Aqueous Zn‐Ion Batteries under Practical Conditions

电解质 材料科学 阳极 水溶液 化学工程 电化学 相间 无机化学 电极 化学 有机化学 遗传学 生物 工程类 物理化学
作者
Xiaohui Zeng,Jianfeng Mao,Junnan Hao,Jiatu Liu,Sailin Liu,Zhijie Wang,Yanyan Wang,Shilin Zhang,Tian Zheng,Jianwen Liu,Pinhua Rao,Zaiping Guo
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (11) 被引量:500
标识
DOI:10.1002/adma.202007416
摘要

Abstract Rechargeable aqueous Zn‐ion batteries promise high capacity, low cost, high safety, and sustainability for large‐scale energy storage. The Zn metal anode, however, suffers from the dendrite growth and side reactions that are mainly due to the absence of an appropriate solid electrolyte interphase (SEI) layer. Herein, the in situ formation of a dense, stable, and highly Zn 2+ ‐conductive SEI layer (hopeite) in aqueous Zn chemistry is demonstrated, by introducing Zn(H 2 PO 4 ) 2 salt into the electrolyte. The hopeite SEI (≈140 nm thickness) enables uniform and rapid Zn‐ion transport kinetics for dendrite‐free Zn deposition, and restrains the side reactions via isolating active Zn from the bulk electrolyte. Under practical testing conditions with an ultrathin Zn anode (10 µm), a low negative/positive capacity ratio (≈2.3), and a lean electrolyte (9 µL mAh −1 ), the Zn/V 2 O 5 full cell retains 94.4% of its original capacity after 500 cycles. This work provides a simple yet practical solution to high‐performance aqueous battery technology via building in situ SEI layers.
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