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Modulating Zn 2+ Coordination Strength and Interfacial Mobility via Tailored Phenolic Additives for High Performance of Aqueous Zn‐Metal Batteries

材料科学 溶解 电解质 水溶液 阳极 化学工程 极化(电化学) 阴极 储能 工作(物理) 电池(电) 化学稳定性 电化学 摩尔浓度 电镀(地质) 协调数 相容性(地球化学)
作者
Libin Chen,Yayu Yan,Yu-Peng Han,Qiaohong Li,Hua Bai,Baisheng Sa,Jian Zhang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (28) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.202527096
摘要

Abstract Aqueous Zn‐metal batteries (AZMBs) are promising candidates for next‐generation energy storage. For achieving highly reversible Zn anodes by controlling interfacial Zn 2+ diffusion, the targeted exploration of electrolyte additives is crucial. Conventional additives typically exhibit strong coordination with Zn 2+ , which mitigates concentration polarization for planar deposition, but can also cause Zn 2+ retention and uneven dissolution during stripping. This study introduces weakly coordinating additives to achieve a balanced regulation of Zn plating and stripping. By investigating a series of para‐substituted phenols, it is demonstrated that weakly coordinating phenolic additives retain the ability to concentrate solvated [Zn(H 2 O) 6 ] 2+ at the interface, thereby mitigating concentration polarization. Both experimental and computational results confirm that the reduced coordination strength enhances interfacial Zn 2 ⁺ mobility, ensuring a uniform Zn 2+ distribution at the electrode–electrolyte interface. Among the investigated additives, the p‐hydroxyacetophenone (ACETO) exhibits optimal performance, enabling ZnǁZn symmetric cells to achieve an exceptional cycling stability (1281 h at 5 mA cm −2 and 5 mAh cm −2 ) and a high‐rate capability. Furthermore, Zn ǁ I 2 batteries containing ACETO retain 89.5% of their capacity after 2700 cycles. This work establishes weakly coordinating additives as a viable strategy and provides a new design principle for regulating interfacial Zn 2 ⁺ dynamics.
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