In Situ Chemical Construction of Ultrathin Zn 2+ ‐Conductive Interphase for Dendrite‐Free Zinc Metal Batteries

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作者
Jinlong Li,Chunyan Weı,Ming Zhao,Wenjuan Wu,Huanhuan Li,Ruomeng Hu,Guangyue Bai,Kelei Zhuo,Zhengyu Bai,Jun Lü
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (49): e202514671-e202514671 被引量:3
标识
DOI:10.1002/anie.202514671
摘要

Aqueous zinc (Zn) interfacial chemistry is inherently safe but encounters significant challenges with irreversibility, as exemplified by low Coulombic efficiency (CE) and uncontrollable deposition. Here, an ultra-thin electrode skin, merely ∼100 nm thick and composed of zinc-polyphosphate and graphitic carbon nitride (g-C3N4) (denoted as PPAG) has been in situ constructed on the Zn anode surface through an ultrafast chemical synthesis. The PPAG layer integrates chain-like polyphosphate architectures with a ring-shaped negative microelectric field generated by g-C3N4, synergistically enabling Zn2+-dominated charge transport. This unique configuration facilitates long-range and rapid movement of cations, thereby increasing the Zn2+ transference number from 0.34 (bare Zn) to 0.70, ensuring high-current operation of the Zn anode. Moreover, the homogeneous dispersion of g-C3N4 within PPAG provides abundant nucleation sites, simultaneously enabling smooth Zn2+ deposition and suppressing parasitic reactions. Consequently, the Zn@PPAG||Cu half-cell achieves exceptional cyclability with a CE of 99.67% over 2900 cycles. Furthermore, symmetric cells demonstrate a superior cycling lifespan exceeding 3800 and 1500 h at current densities of 5.0 and 20 mA cm-2, respectively. This work establishes a universal ultrafast strategy for Zn anode engineering, accelerating practical applications of Zn-based energy storage systems.
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