Targeted Docking of Localized Hydrogen Bond for Efficient and Reversible Zinc‐Ion Batteries

氢键 离子 对接(动物) 化学 材料科学 纳米技术 分子 有机化学 医学 护理部
作者
Pinji Wang,Tianchen Li,Yanfen Liu,Congjian Lin,Yangfeng Cui,Haobin Song,Bingan Lu,Shuquan Liang,Hui Ying Yang,Jiang Zhou
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:137 (15) 被引量:8
标识
DOI:10.1002/ange.202422547
摘要

Abstract Hydrogen bond (HB) chemistry, a pivotal feature of aqueous zinc‐ion batteries, modulates electrochemical processes through weak electrostatic interactions among water molecules. However, significant challenges persist, including sluggish desolvation kinetics and inescapable parasitic reactions at the electrolyte‐electrode interface, associated with high water activity and strong Zn 2+ ‐solvent coordination. Herein, a targeted localized HB docking mechanism is activated by the polyhydroxy hexitol‐based electrolyte, optimizing Zn 2+ solvation structures via dipole interaction and reconstructing interfacial HB networks through preferential parallel adsorption. By combining in situ spectroscopic characterizations with theoretical calculations, we elucidate the dynamic evolution of localized HB networks, which enhance Zn 2+ deposition kinetics and homogeneity, suppress water‐induced side reactions, and mitigate vanadium framework collapse. Our findings support that the targeted HB docking strategy facilitates fast interfacial ion transport kinetics and enables high reversibility, with a substantially prolonged symmetric cell lifespan exceeding 5000 h. This work markedly advances the efficient and reversible zinc‐based batteries.
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