Acetamide‐Caprolactam Deep Eutectic Solvent‐Based Electrolyte for Stable Zn‐Metal Batteries

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作者
Shih-Yu Wang,Ganxiong Liu,Wang Wan,Xueyang Li,Ju Li,Chao Wang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (5) 被引量:3
标识
DOI:10.1002/adma.202306546
摘要

Aqueous Zn-ion batteries (AZIBs) are promising for grid-scale energy storage. However, conventional AZIBs face challenges including hydrogen evolution reaction (HER), leading to high local pH, and by-product formation on the anode. Hereby the hydrogen bonds in the aqueous electrolyte are reconstructed by using a deep eutectic co-solvent (DES) made of acetamide (H-bond donor) and caprolactam (H-bond acceptor), which effectively suppresses the reactivity of water and broadens the electrochemical voltage stability window. The coordination between Zn2+ and acetamide-caprolactam in DES-based electrolytes produces a unique solvation structure that promotes the preferential growth of Zn crystals along the (002) plane. This will inhibit the formation of Zn dendrites and ensure the uniform deposition of Zn-ions on the anode surface. In addition, it is found that this DES-based electrolyte can form a protective membrane on the anode surface, reducing the risks of Zn corrosion. Compared to conventional electrolytes, the DES-based electrolyte shows a long-term stable plating/stripping performance with a significantly improved Coulombic efficiency from 78.18% to 98.37%. It is further demonstrated that a Zn||VS2 full-cell with the DES-based electrolyte exhibits enhanced stability after 500 cycles with 85.4% capacity retention at 0.5 A g-1 .
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