Co‐Regulation of Interface and Bulk for Enhanced Localized High‐Concentration Electrolytes in Stable and Practical Zinc Metal Batteries

电解质 阴极 阳极 溶剂化 稀释剂 电化学 容量损失 化学工程 化学 稀释 水溶液 材料科学 溶剂 无机化学 电极 有机化学 物理化学 物理 工程类 热力学
作者
Tao Li,Haiyan Yang,Xinji Dong,Hexian Ma,Jinghua Cai,Wei Chen,Tao Zhang,Shicong Zhang,Fuqiang Huang,Tianquan Lin
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/anie.202501183
摘要

Rechargeable zinc metal batteries (RZMBs) are promising for energy storage due to their high capacity and cost‐effectiveness. However, their commercialization is hindered by challenges including dendrite growth, parasitic reactions, and cathode degradation, particularly under low current densities and negative/positive (N/P) capacity ratios. Localized high‐concentration electrolytes offer potential solutions, but their reliance on high salt concentrations to replicate solvation structures of high‐concentration electrolytes limits their practicality, due to diluent's inherent inertness that limits its role in interfacial chemistry. Here, we present a co‐regulation strategy that integrates bulk and interfacial properties to develop an interfacial‐enhanced localized high‐concentration electrolyte (ILHCE). By incorporating non‐coordinating 1,4‐dioxane diluent and 1‐ethyl‐3‐methylimidazolium (emim+) cations into dilute aqueous electrolytes, dioxane molecules are pulled into electric double layer (EDL) through the interaction between emim+ and dioxane, achieving a pronounced dilution effect from bulk electrolyte to the EDL. This generates an anion‐rich and water‐depleted EDL at both anode and cathode interfaces, enhancing Zn2+ transport dynamics, ensuring cathode stability and deriving a robust anion‐derived solid‐electrolyte interphase. Full batteries using Mn0.5V6O13 cathodes with a low N/P ratio of 1.77 demonstrate 80% capacity retention over 300 cycles at 0.2 A g‐1, highlighting ILHCE as a transformative electrolyte design toward real‐world applications.
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