Electrolyte‐Tailored Heterostructured Zinc Metal Anodes with Tunable Electric Double Layer for Fast‐Cycling Aqueous Zinc Batteries

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作者
Jingteng Zhao,Shaobo Ma,Zhongqiang Wang,Qixin Gao,Huang Xiao,Jian Gao,Fang Li,Guoxing Li
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (46) 被引量:12
标识
DOI:10.1002/adfm.202405656
摘要

Abstract The structures and properties of the electric double layer (EDL) on zinc (Zn) anodes significantly influence the cycling and rate performance of aqueous Zn batteries (ZBs). Here, a strategy is reported to regulate the EDL structure through work function ( W f ) engineering to effectively enhance the electrochemical performance of ZBs, which is enabled by electrolyte‐tailored growth of heterogenous metal with a large W f on the Zn anode. The metal‐to‐metal charge transfer in heterostructured Zn metal induced by the disparity of W f increases the surface charge density, which enriches the Zn ions and shortens the thickness of EDL. The compressed EDL weakens the repulsive force of Zn deposits to achieve a tightly stacked and dendrite‐free Zn deposition. Besides, the formed H 2 O‐deficient EDL structure enables the inorganic‐rich solid electrolyte interphase (SEI) with high Zn‐ion conductivity to inhibit the notorious parasitic reactions and improve the electrode reaction kinetics. Consequently, the Zn||Zn symmetric cells demonstrate an ultra‐long cycling life over 2700 cycles (the cumulative capacity reaches 5400 mA h cm −2 ) at a high current density of 50 mA cm −2 . The Zn anodes show a high average Coulombic efficiency of 99.70% over 3650 cycles. The Zn||MnO 2 full cells exhibit excellent practical‐level performance under cyclic continuous mode (3000‐cycle life at high rates) and cyclic intermittent mode (1170‐cycle life with 83.05% capacity retention). Practical pouch cells are also demonstrated with outstanding cycling performance.
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