Synergistic Solvation and Interface Regulations of Eco‐Friendly Silk Peptide Additive Enabling Stable Aqueous Zinc‐Ion Batteries

材料科学 电解质 丝素 水溶液 溶剂化 丝绸 法拉第效率 离子 阳极 化学工程 化学 有机化学 电极 复合材料 物理化学 生物化学 工程类
作者
Baojun Wang,Rong Zheng,Weiben Yang,Xin Han,Chengyi Hou,Qinghong Zhang,Yaogang Li,Kerui Li,Hongzhi Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (23) 被引量:238
标识
DOI:10.1002/adfm.202112693
摘要

Abstract Aqueous Zn‐ion batteries have aroused much attention recently, yet challenges still exist in the lack of low‐cost, highly stable electrolytes to tackle the serious side reactions at Zn anode–electrolyte interface. Herein, a ZnSO 4 ‐based low‐cost aqueous electrolyte is demonstrated with a small amount of eco‐friendly silk peptide as an efficient additive. Compared with silk sericin and fibroin, silk peptide with abundant strong polar groups (COOH and NH 2 ) suppresses the side reactions. Namely, silk peptide regulates the solvation structure of Zn 2+ to decrease coordinated active H 2 O and SO 4 2− , and tends to anchor on Zn anode surface for the isolation of contact H 2 O/SO 4 2− as well as electrostatic shielding, demonstrating synergistic solvation and interface regulating effect. Consequently, the excellent cycle life (3000 h) and Coulombic efficiency (99.7%) of Zn anodes are revealed in 2 m ZnSO 4 electrolyte with only 5 mg mL −1 of silk peptide (≈0.49 USD L −1 ), promising practical applications of reversible zinc‐ion batteries.
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