Modulating solvated structure of Zn2+ and inducing surface crystallography by a simple organic molecule with abundant polar functional groups to synergistically stabilize zinc metal anodes for long-life aqueous zinc-ion batteries

水溶液 阳极 分子 化学 吸附 无机化学 电解质 电极 物理化学 有机化学
作者
Xiaoqin Zhang,Yijun Zhai,Bin Xie,Min Li,Haoran Lang,Yi Yang,Ji Chen,Yuxiang Chen,Qiaoji Zheng,Yu Huo,Ruyi Zhao,Kwok Ho Lam,Dunmin Lin
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:669: 590-599 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2024.05.014
摘要

Aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) have attracted significant attention owing to their inherent security, low cost, abundant zinc (Zn) resources and high energy density. Nevertheless, the growth of zinc dendrites and side reactions on the surface of Zn anodes during repeatedly plating/stripping shorten the cycle life of AZIBs. Herein, a simple organic molecule with abundant polar functional groups, 2,2,2-trifluoroether formate (TF), has been proposed as a high-efficient additive in the ZnSO4 electrolyte to suppress the growth of Zn dendrites and side reaction during cycling. It is found that TF molecules can infiltrate the solvated sheath layer of the hydrated Zn2+ to reduce the number of highly chemically active H2O molecules owing to their strong binding energy with Zn2+. Simultaneously, TF molecules can preferentially adsorb onto the Zn surface, guiding the uniform deposition of Zn2+ along the crystalline surface of Zn(002). This dual action significantly inhibits the formation of Zn dendrites and side reactions, thus greatly extending the cycling life of the batteries. Accordingly, the Zn//Cu asymmetric cell with 2 % TF exhibits stable cycling for more than 3,800 cycles, achieving an excellent average Columbic efficiency (CE) of 99.81 % at 2 mA cm-2/1 mAh cm-2. Meanwhile, the Zn||Zn symmetric cell with 2 % TF demonstrates a superlong cycle life exceeding 3,800 h and 2,400 h at 2 mA cm-2/1 mAh cm-2 and 5 mA cm-2/2.5 mAh cm-2, respectively. Simultaneously, the Zn//VO2 full cell with 2 % TF possesses high initial capacity (276.8 mAh/g) and capacity retention (72.5 %) at 5 A/g after 500 cycles. This investigation provides new insights into stabilizing Zn metal anodes for AZIBs through the co-regulation of Zn2+ solvated structure and surface crystallography.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
酷波er应助majiayang采纳,获得20
刚刚
愤怒的铭完成签到,获得积分10
刚刚
小叶完成签到 ,获得积分10
刚刚
2秒前
超超完成签到,获得积分10
2秒前
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
天天快乐应助wldsd采纳,获得10
7秒前
李爱国应助wldsd采纳,获得10
7秒前
Akim应助wldsd采纳,获得10
7秒前
充电宝应助wldsd采纳,获得10
7秒前
科研通AI6.2应助wldsd采纳,获得10
7秒前
Aventen完成签到,获得积分10
7秒前
科研通AI6.4应助wldsd采纳,获得10
7秒前
大白兔完成签到 ,获得积分10
7秒前
慕青应助wldsd采纳,获得10
7秒前
DW应助wldsd采纳,获得10
7秒前
慕青应助wldsd采纳,获得10
8秒前
8秒前
张永豪完成签到,获得积分10
8秒前
chang完成签到,获得积分10
8秒前
松山小吏完成签到,获得积分10
8秒前
dde应助林医采纳,获得10
8秒前
任志政完成签到 ,获得积分10
9秒前
烈酒一醉方休完成签到 ,获得积分10
9秒前
LXAYUI发布了新的文献求助10
9秒前
香妃发布了新的文献求助10
10秒前
11发布了新的文献求助10
10秒前
charliechen完成签到 ,获得积分10
10秒前
破风完成签到,获得积分10
11秒前
悦耳天蓝发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
annoraz发布了新的文献求助10
12秒前
xyysee完成签到,获得积分10
12秒前
22完成签到 ,获得积分10
13秒前
感性的俊驰完成签到 ,获得积分10
13秒前
General完成签到 ,获得积分10
14秒前
武林小鸟完成签到,获得积分10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 500
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7716629
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9271367
关于积分的说明 20086047
捐赠科研通 7292842
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3298834
关于科研通互助平台的介绍 2452965
邀请新用户注册赠送积分活动 2306235