A highly stable zinc anode protected by a corrosion inhibitor for seawater-based zinc-ion batteries

阳极 海水 电偶阳极 腐蚀 离子 材料科学 冶金 人工海水 缓蚀剂 化学 阴极保护 电极 地质学 海洋学 有机化学 物理化学
作者
Bowei Shi,Rongwei Meng,Xin Jiang,Yingxin Liu,Huaiyuan Wang,Quanjun Tang,Li Wang,Chen Zhang,Guowei Ling,Quan‐Hong Yang
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier]
卷期号:97: 332-341 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2024.05.050
摘要

The island-based energy storage is of urgent need for the grid construction combined with renewable energy for offshore operation. The direct use of seawater as a substitute of deionized water shows its great promise for aqueous zinc-ion batteries in such a specific situation. However, the metal corrosion, dendrite growth, and hydrogen evolution stand out in the harsh seawater environment. To address these challenges, we proposed a corrosion inhibitor that was effective in the field of metal anti-corrosion, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (PBTCA), to inhibit anode corrosion caused by Cl– and active H2O molecules by forming a stable solid electrolyte interphase (SEI) film in the seawater-based electrolyte. Besides, PBTCA can chelate with other cations present in seawater, such as Ca2+ and Mg2+, thereby preventing the aggregation and precipitation of sparingly soluble species. Under a current density of 5 mA cm−2, the seawater-based zinc-ion battery exhibited an exceptional cycle life exceeding 2000 h and maintained a Coulombic efficiency of over 99.6% after 2000 cycles. Additionally, the performance of the Zn||ZVO full battery was significantly enhanced with the addition of PBTCA. This study provides a simple, low-cost, and efficient approach for making the seawater-based zinc-ion batteries useable.
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