In Situ Assembly of Metal‐Organic Coordination Polymer Layers Enables Highly Reversible Zn Anodes with a Long Cycle Life of over 6900 h

材料科学 阳极 法拉第效率 化学工程 水溶液 成核 金属 图层(电子) 无机化学 电极 纳米技术 有机化学 冶金 化学 物理化学 工程类
作者
Tianyu Shen,Miaojie Fang,Taoyuze Lv,Hongbo Wu,Ouwei Sheng,Tao Yang,Chang Dong,Haojie Ji,Erpan Zhang,Xiaoyang Zhang,Chaofeng Zhang,Rongkun Zheng,Jian Zhang,Xuefeng Zhang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (48) 被引量:24
标识
DOI:10.1002/adfm.202408578
摘要

Abstract Zn anodes in aqueous zinc‐ion batteries chronically suffer from pernicious side reactions and ineluctable dendrite growth, resulting in inadequate reversibility and suboptimal Coulombic efficiency (CE) and impeding commercialization. Herein, a multifunctional metal–organic coordination polymer layer (FAZ) is constructed on the zinc anode surface (FAZ@Zn) utilizing a simple self‐assembly strategy. The zincophilic FAZ interfacial layer with a high Zn 2+ transfer number and low nucleation barrier effectively facilitates the de‐solvation process, supports the rapid transport of zinc ions, and contributes to the preferential growth of Zn (002) crystal planes, enabling dendrite‐free Zn deposition. Furthermore, the FAZ layer, as an interfacial pH regulating layer, effectively inhibits the direct contact between Zn and active water molecules, lowering the severity of side reactions. Consequently, the FAZ@Zn anode furnishes an eminent cycle stability over 6900 h, with a low polarization voltage at 1 mA cm −2 and 1 mA h cm −2 and a boosted CE of 99.88% over 4100 cycles. More encouragingly, when coupled with Na 2 V 6 O 16 ·3H 2 O, the FAZ@Zn anode enables the full cell to deliver satisfactory rate performance and a 97% capacity retention over 1600 cycles. This work provides a simple strategy for the effective preparation of highly reversible zinc anodes for high‐performance aqueous zinc‐ion batteries.
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