Ultrahigh‐Rate and Long‐Life Zinc–Metal Anodes Enabled by Self‐Accelerated Cation Migration

材料科学 电镀 涂层 阳极 扩散 电镀(地质) 金属 化学工程 复合材料 冶金 图层(电子) 化学 电极 物理 物理化学 地球物理学 工程类 热力学 地质学
作者
Peichao Zou,Rui Zhang,Libing Yao,J. Qin,Kim Kisslinger,Houlong Zhuang,Huolin L. Xin
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:11 (31) 被引量:237
标识
DOI:10.1002/aenm.202100982
摘要

Abstract Aqueous zinc ion batteries are receiving unprecedented attention owing to their markedly high safety and sustainability, yet their lifespan particularly at high rates is largely limited by the poor reversibility of zinc metal anodes, due to the random ion diffusion and sluggish ion replenishment at the reaction interface. Here, a tunnel‐rich and corona‐poled ferroelectric polymer‐inorganic‐composite thin film coating for Zn metal anodes to tackle above problems, is proposed. It is demonstrated that the poled ferroelectric coating can better deconcentrate and self‐accelerate ion migration at coating/Zn interface during the electroplating process than untreated ferroelectric coating and bare Zn, thus enabling a compact and horizontally‐aligned Zn morphology even at ultrahigh rates. Notably, a maximal cumulative plating capacity of over 6500 mAh cm −2 (at 10 mA cm −2 ) is achieved for the surface‐modified Zn metal anode, showing extraordinary reversibility of Zn plating/stripping. This work provides new insights in stabilizing Zn metal electrodeposition at the scale of interfacial ion diffusion.
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