Solvation Engineering with 2D Laponite Nanosheets for Stable Aqueous Zinc‐Ion Batteries

电解质 溶剂化 水溶液 材料科学 化学工程 五氧化二铁 金属 无机化学 储能 腐蚀 水溶液中的金属离子 离子 电化学 强电解质 法拉第效率 化学 纳米技术 电池(电)
作者
Junlun Cao,Yozelin Zavala‐Galindo,Zhenkai Bo,Zixuan Yang,Z. H. Wang,Rachel A. Caruso,Weiwei Lei,Dan Liu
出处
期刊:Energy & environmental materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/eem2.70477
摘要

Aqueous zinc‐ion batteries (AZIBs) have attracted widespread attention as promising candidates for next‐generation energy storage systems, owing to their inherent safety advantages, affordability, and eco‐friendly characteristics. However, their development has been severely hindered by poor reversibility of the Zn metal and side reactions induced by the high water activity in aqueous electrolytes. Regulating the solvation structures of Zn ions (Zn 2+ ) has emerged as an effective strategy to address these challenges. Herein, Zn‐based laponite nanosheets (ZBL) were developed and used as an electrolyte additive. Especially, ZBL can be evenly dispersed in the electrolyte and effectively modulates the Zn 2+ solvation structure, thereby promoting uniform Zn 2+ stripping/plating and suppressing the corrosion of Zn anodes. As a result, a Zn||Zn symmetric cell with the addition of ZBL exhibits stable cycling exceeding 3200 h at a charge density of 5 mA cm −2 and a capacity of 1 mAh cm −2 . Moreover, the ZBL‐based Zn||vanadium pentoxide full cell exhibits good cycling stability over 3000 cycles at 2 A g −1 in coin cells and over 500 cycles at 1 A g −1 in pouch cells. These results highlight the significant potential of ZBL as an electrolyte additive for stable AZIBs.
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