A Practical Zinc Metal Anode Coating Strategy Utilizing Bulk h‐BN and Improved Hydrogen Redox Kinetics

动力学 氧化还原 阳极 涂层 金属 材料科学 化学工程 化学 无机化学 冶金 电极 纳米技术 有机化学 物理化学 量子力学 物理 工程类
作者
Dong Il Kim,Hee Bin Jeong,Jungmoon Lim,Hyeong Seop Jeong,Min Kyeong Kim,Sangyeon Pak,Sanghyo Lee,Geon‐Hyoung An,Sang‐Soo Chee,Jin Pyo Hong,SeungNam Cha,John Hong
出处
期刊:Energy & environmental materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/eem2.12826
摘要

Achieving high‐performance aqueous zinc‐ion batteries requires addressing the challenges associated with the stability of zinc metal anodes, particularly the formation of inhomogeneous zinc dendrites during cycling and unstable surface electrochemistry. This study introduces a practical method for scattering untreated bulk hexagonal boron nitride (h‐BN) particles onto the zinc anode surface. During cycling, stabilized zinc fills the interstices of scattered h‐BN, resulting in a more favorable (002) orientation. Consequently, zinc dendrite formation is effectively suppressed, leading to improved electrochemical stability. The zinc with scattered h‐BN in a symmetric cell configuration maintains stability 10 times longer than the bare zinc symmetric cell, lasting 500 hours. Furthermore, in a full cell configuration with α‐MnO 2 cathode, increased H + ion activity can effectively alter the major redox kinetics of cycling due to the presence of scattered h‐BN on the zinc anode. This shift in H + ion activity lowers the overall redox potential, resulting in a discharge capacity retention of 96.1% for 300 cycles at a charge/discharge rate of 0.5 A g −1 . This study highlights the crucial role of surface modification, and the innovative use of bulk h‐BN provides a practical and effective solution for improving the performance and stability.

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