Synergistic Modulation of In‐Situ Hybrid Interface Construction and pH Buffering Enabled Ultra‐Stable Zinc Anode at High Current Density and Areal Capacity

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作者
Kefeng Ouyang,Sheng Chen,Wei Ling,Mangwei Cui,Qing Ma,Kun Zhang,Peixin Zhang,Yan Huang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (45) 被引量:94
标识
DOI:10.1002/anie.202311988
摘要

In aqueous electrolytes, the uncontrollable interfacial evolution caused by a series of factors such as pH variation and unregulated Zn2+ diffusion would usually result in the rapid failure of metallic Zn anode. Considering the high correlation among various triggers that induce the anode deterioration, a synergistic modulation strategy based on electrolyte modification is developed. Benefitting from the unique pH buffer mechanism of the electrolyte additive and its capability to in situ construct a zincophilic solid interface, this synergistic effect can comprehensively manage the thermodynamic and kinetic properties of Zn anode by inhibiting the pH variation and parasitic side reactions, accelerating de-solvation of hydrated Zn2+ , and regulating the diffusion behavior of Zn2+ to realize uniform Zn deposition. Thus, the modified Zn anode can achieve an impressive lifespan at ultra-high current density and areal capacity, operating stably for 609 and 209 hours at 20 mA cm-2 , 20 mAh cm-2 and 40 mA cm-2 , 20 mAh cm-2 , respectively. Based on this exceptional performance, high loading Zn||NH4 V4 O10 batteries can achieve excellent cycle stability and rate performance. Compared with those previously reported single pH buffer strategies, the synergistic modulation concept is expected to provide a new approach for highly stable Zn anode in aqueous zinc-ion batteries.
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