In Situ Construction of an Amorphous and Ultrathin Manganese Oxide Protective Layer for Highly Stable Zinc Anodes

原位 图层(电子) 氧化锰 材料科学 无定形固体 化学工程 无机化学 纳米技术 化学 冶金 有机化学 工程类
作者
Xianyu Liu,Binxin Song,Haoxuan Jing,Yingchun Xiao,Xinyu Wang,Helin Cao,Baojuan Xi
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:13 (36): 15007-15015 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.5c05334
摘要

Zn anodes always suffer from severe dendrite growth and slow ion transfer kinetics at the Zn/electrolyte interface, leading to poor cycling stability and rate performance. Rational design of an artificial solid electrolyte interphase (SEI) with uniform structure and rapid ion transport capability is regarded as a promising strategy to solve the Zn anode issues. Herein, a manganese oxide (MnO x ) protective layer is in situ constructed on a Zn anode (denoted as Mn@Zn), circumventing the conventional slurry casting method. The ultrathin and amorphous (30–40 nm) protective layer provides numerous isotropic Zn 2+ transport pathways, realizing the Zn 2+ homogeneous deposition to inhibit the formation of Zn dendrite. More importantly, when Zn 2+ transfers in the ultrathin protective layer, the Mn element exhibits a low valence state. The adjacent element can easily bind with Zn 2+ and constructs rapid Zn 2+ diffusion pathways in the SEI layer, which effectively reduces the deposition energy barrier. As a result, the symmetric cells based on Mn@Zn electrodes display a long lifetime up to 1000 h at 1.0 mA cm –2 . In addition, the Mn@Zn||V 2 O 5 full batteries also exhibit excellent cycling stability with a high capacity retention of 87.6% after 3000 cycles at 5.0 A g –1 . This work offers a reliable method for the in situ construction of artificial SEI layers on Zn anodes.
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