Tuning the solvation structure of zinc ions via urea enables long-cycling alkaline zinc‑manganese flow batteries

化学 溶剂化 尿素 无机化学 离子 碱性电池 电极 有机化学 物理化学 电解质
作者
Lei Guo,Rui Sun,Amir Mahmoud Makin Adam,Senlin Leng,Minghe Qu,Savaş Kaya,Viswanathan S. Saji
出处
期刊:Journal of Electroanalytical Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:995: 119335-119335 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.jelechem.2025.119335
摘要

This work proposes a novel strategy utilizing urea as a bifunctional anolyte additive for zinc‑manganese (Zn Mn) flow batteries to regulate dead zinc formation and mitigate dendrite growth. Urea reduces the rate of zinc deposition, facilitating a uniform three-dimensional deposition and offering effective protection against alkaline corrosion of zinc via surface adsorption. The results demonstrate that incorporating 0.1 M urea into the anolyte solution of alkaline Zn Mn flow batteries extends the cycling time to 70 h under a current density of 60 mA cm −2 , with an average coulombic efficiency (CE) of 97.1 % and an energy efficiency (EE) of 82.6 %. The results provide a promising and valuable approach to addressing the issue of zinc dendrites while also introducing an economical, sustainable, and highly reliable electrolyte alternative for Zn Mn flow batteries. • The significant role of urea as an anolyte additive to flow batteries is studied. • Urea suppresses zinc dendrites and eliminates dead zinc in alkaline Zn Mn flow batteries. • The self-corrosion and hydrogen evolution of zinc electrodes are diminished by urea. • Urea altered the solvation of Zn 2+ and facilitated homogeneous 3D deposition of Zn. • The cycling stability of Zn Mn flow batteries is enhanced by urea.
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