In Situ Colloidal Electrolyte via Anion–Polycation Interaction Enables Stable Zn Metal Batteries

电解质 材料科学 阴极 化学工程 阳极 水溶液 锌 胶体 电极 金属 钒 反应性(心理学) 电池(电) 吸附 氧化物 剥离(纤维) 扩散 无机化学 纳米颗粒 储能 氧化钒 电化学 纳米技术 过渡金属
作者
Yue Wang,Yue Wang,Jianzhong Xu,Diguang Jia,Jinsong Sun,Xiaotong Li,Wentao Yuan,Jixue Shen,Yuanyuan Wang,Yuanyuan Wang,Zhaoxi Shen,Ning Zhang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:20 (5): 4404-4418 被引量:15
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c18260
摘要

Aqueous zinc (Zn) metal batteries (AZMBs) are a promising candidate for large-scale energy storage, but the issues of Zn anodes involving nonuniform Zn plating/stripping, H 2 evolution, and low Zn utilization rate (ZUR) in aqueous electrolytes hinder their practical application. Herein, we report an in situ colloidal electrolyte via SO 4 2– -polycation electrostatic interaction to circumvent these challenges. Mechanistic studies reveal that the polycation-confined SO 4 2– diffusion significantly elevates the Zn 2+ transference number to 0.82, which can suppress anion-induced side reactions and minimize interfacial concentration gradients. Moreover, the polycations can form dynamic adsorption on Zn, disrupt the water’s original H-bond network, and create an H 2 O-poor electrical double layer, which homogenizes the electric field distribution and suppresses H 2 evolution on Zn. Consequently, the optimized electrolyte (Colloid-6) enables highly compact and (100)-plane-oriented Zn electrodeposits and uniform Zn stripping behavior even at 25 mAh cm –2, corresponding to 85.4% ZUR. The Zn electrodes in Colloid-6 achieve a long-term cycling life over 4200 h under 2 mAh cm –2, deep-cycling stability over 300 h under 25 mAh cm –2, and high-temperature adaptability (80 °C). Moreover, Colloid-6 with low water reactivity can inhibit the vanadium oxide cathode dissolution, thus supporting the stable operation of Zn//V 2 O 5 · n H 2 O full batteries under harsh conditions.
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
刚刚
刚刚
Criminology34的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
molihuakai的应助被科研通管家采纳,获得20
1秒前
1秒前
zcc111完成签到,获得积分10
1秒前
隐形曼青的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
1秒前
Nole的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
orixero的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
充电宝的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
李爱国的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
英俊的铭的应助被sui采纳,获得10
2秒前
Criminology34的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
星辰大海的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
Nole的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
Nole的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
Nole的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
上官若男的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
思源的应助被as采纳,获得10
3秒前
CodeCraft的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
chuwn发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
fzzzzz发布了新的文献求助10
4秒前
Shinewei发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
土豆粉和林完成签到,获得积分10
5秒前
academician完成签到,获得积分20
6秒前
852发布了新的文献求助10
6秒前
Summer发布了新的文献求助10
6秒前
小C爱学习发布了新的文献求助10
7秒前
Berry完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
111发布了新的文献求助10
9秒前
Jasper的应助被茂茂采纳,获得10
10秒前
狂野可兰发布了新的文献求助10
10秒前
XX0发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
日本語と中国語及びチベット・ビルマ語の語源関連性に関する分析 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
Mental Health 600
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7978127
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9440947
关于积分的说明 21073159
捐赠科研通 7553628
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3374976
关于科研通互助平台的介绍 2509592
邀请新用户注册赠送积分活动 2408059