Phase-Field Simulation of a Dynamic Protective Layer for the Inhibition of Dendrite Growth in Zinc Metal Batteries

枝晶(数学) 材料科学 阳极 热扩散率 电解质 化学工程 金属 电偶阳极 扩散 图层(电子) 电化学 电极 无机化学 纳米技术 冶金 阴极保护 化学 物理化学 热力学 工程类 物理 数学 几何学
作者
Bharat Pant,Yao Ren,Ye Cao
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (51): 59329-59336 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acsami.3c11936
摘要

Metallic zinc (Zn) has been considered one of the most promising anode materials for next-generation aqueous Zn batteries due to its low redox potential and high storage capacity. However, excessive dendrite formation in Zn metal, corrosion, the evolution of hydrogen gas during the cycling process, and the poor Zn-ion (Zn2+) transport from the electrolyte to the electrode limit its practical application. One of the most effective strategies to suppress Zn dendrite growth and promote Zn2+ transport is to introduce suitable protective layers between the Zn metal electrode and the electrolyte. Herein, we mathematically simulated the dynamic interactions between the Zn deposition on the anode and the resulting displacement of a protective layer that covers the anode, the latter of which can simultaneously inhibit Zn dendrite growth and enhance the Zn2+ transport through the interface between the Zn anode and the protective layer. Our simulation results indicate that a protective layer of high Zn2+ diffusivity not only improves the deposition rate of the Zn metal but also prevents dendrite growth by homogenizing the Zn2+ concentration at the anode surface. In addition, it is revealed that the anisotropic Zn2+ diffusivity in the protective layer influences the 2D diffusion of Zn2+. Higher Zn2+ diffusivity perpendicular to the Zn metal surface inhibits dendrite growth, while higher diffusivity parallel to the Zn metal surface promotes dendrite growth. Our work thus provides a fundamental understanding and a design principle for controlling anisotropic Zn2+ diffusion in the protective layer for better suppression of dendrite growth in Zn metal batteries.
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
搞怪的音响完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
高贵夏之完成签到,获得积分20
3秒前
4秒前
zzz完成签到 ,获得积分10
7秒前
zty123发布了新的文献求助10
8秒前
唠叨的代天完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
14秒前
15秒前
Sandro完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
sss2021发布了新的文献求助20
16秒前
16秒前
17秒前
19秒前
hyc发布了新的文献求助10
20秒前
高数数完成签到 ,获得积分10
20秒前
朴素元珊发布了新的文献求助10
21秒前
虚幻莫茗发布了新的文献求助10
21秒前
kyJYbs发布了新的文献求助10
22秒前
畅快的长颈鹿完成签到,获得积分10
22秒前
笨笨绿柳完成签到,获得积分10
23秒前
科研通AI5应助默默的无敌采纳,获得10
25秒前
25秒前
斯文败类应助abc97采纳,获得10
25秒前
25秒前
外向的雁玉完成签到,获得积分10
26秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
28秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
冰魂应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
震震应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得30
28秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Mixing the elements of mass customisation 300
the MD Anderson Surgical Oncology Manual, Seventh Edition 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3778128
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3323789
关于积分的说明 10215775
捐赠科研通 3038972
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1667723
邀请新用户注册赠送积分活动 798378
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758339