Regulating Electrolyte Microstructure via Anion‐Solvent Coordination Enables Fast Interfacial Kinetics Toward Practical Zinc Pouch Cells

电解质 溶剂化 微观结构 化学工程 阳极 材料科学 溶剂化壳 枝晶(数学) 动力学 扩散 锌 无机化学 化学 相间 离子 氢
作者
Meihua Zhu,Houhou Huang,Hui Xu,Weinan Zhao,Dan Luo,Fu‐Quan Bai,Fangfei Li,Ming Jun Feng,Aiping Yu,Zhongwei Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (39): e2482042-e2482042
标识
DOI:10.1002/anie.2482042
摘要

ABSTRACT Solvation structure regulation plays crucial roles in stabilizing the Zn anode by suppressing dendrite and hydrogen evolution, but sluggish ion transport results in poor rate performance of the anode. In this study, we proposed an “anion regulation” strategy by introducing amphiphilic benzyl alcohol (BA) to the Zn(OTf) 2 electrolyte, which modulated the electrolyte microstructure and dual solvation structure. BA provided weak solvation ability with Zn 2+ and induced the Zn 2+ ‐OTf–BA dual solvation structure by anion‐solvent interaction, which downsized the solvation clusters with improved microscopic uniformity, improving the Zn 2+ diffusion kinetics. Synergistic regulation on the first solvation shell was also achieved, where BA not only reduced the coordinated water but also weakened the Zn 2+ ‐OTf − interaction, accelerating the desolvation kinetics. Additionally, an inorganic‐rich solid electrolyte interphase was constructed by anion decomposition, favorable for interfacial stability. Consequently, the modulated electrolyte enabled the Zn anode with impressive rate performance (1500 h, 10 mA cm −2 /10 mAh cm −2 ; 294 h, 20 mA cm −2 /20 mAh cm −2 ) and superior stability at 85% utilization (260 h). The 1.2 Ah Zn‐NH 4 V 4 O 10 pouch cell also maintained cyclability (∼85.3% retention) over 200 cycles. This work provides a novel way of regulating the electrolyte microstructure to improve interfacial kinetics toward practical zinc‐ion batteries.
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