Reshaping Electrical Double Layer via Synergistic Dual Additives for Ah‐Level Zinc Battery

材料科学 双层 对偶(语法数字) 电池(电) 图层(电子) 化学工程 纳米技术 冶金 功率(物理) 艺术 物理 文学类 量子力学 工程类
作者
Ruihao Luo,Xinhua Zheng,Taoli Jiang,Dongyang Shen,Mingming Wang,Mohsin Ali,Hongxu Liu,Zuodong Zhang,Yuancheng Feng,Saba Hazoor,Peiyan Tong,Wei Chen
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:15 (38) 被引量:73
标识
DOI:10.1002/aenm.202501658
摘要

Abstract Aqueous Zn batteries hold great promise for large‐scale energy storage due to their high energy density, safety, and cost‐effectiveness. Electrolyte composition directly affects Zn anode stability, and additive engineering is an attractive and cost‐efficient strategy to suppress dendrite growth and inhibit side reactions. Unlike conventional single‐component additive strategies that offer limited effectiveness and targeted control, this work presents a novel synergistic dual‐additive (SDA) strategy that collaboratively modulates the electrical double layer (EDL). The fine‐tuning of hydrophobicity enables molecules to function as either water repellents or hydrogen bond disruptors, granting them the ability to selectively modify either the inner or the outer Helmholtz plane, together achieving a complementary reshape of the EDL. Through theoretical calculations and characterizations, it is revealed that SDA effectively suppresses side reactions at the Zn‐electrolyte interface, enabling uniform Zn deposition and minimizing the impact of additives on Zn reaction kinetics and electrolyte cost. This synergistic strategy enables a Zn anode lifespan exceeding 2000 h, and an ultra‐high areal capacity of 50 mAh cm −2 . Consequently, the anode‐free Zn‐Br batteries optimized by SDA demonstrate over 3000 stable cycles and achieve Ah‐level cells with a high energy density of 91 Wh kg −1 , paving the way for practical Zn‐based energy storage solutions.
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