Chemical Welding of the Electrode–Electrolyte Interface by Zn‐Metal‐Initiated In Situ Gelation for Ultralong‐Life Zn‐Ion Batteries

电解质 材料科学 阳极 电极 化学工程 电化学 化学 工程类 物理化学
作者
Yao Qin,Hongfei Li,Cuiping Han,Funian Mo,Xin Wang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (44) 被引量:199
标识
DOI:10.1002/adma.202207118
摘要

A compatible and robust electrode-electrolyte interface is favorable in resolving the severe dendritic growth and side reactions of aqueous Zn-ion batteries toward commercial-standard lifespan and charging-discharging rate. Herein, a chemical welding strategy through in situ construction of a gel electrolyte that enables Zn-ion batteries to achieve ultralong life and reversibility is reported. The gel electrolyte is spontaneously formed on the Zn anode surface by redox polymerization with the initiation of Zn metal. The direct participation of the Zn anode in the chemical synthesis of the gel electrolyte brings a well-bonded and water-poor electrode-electrolyte interface, which not only alleviates side reactions but also enables preferential (002) Zn deposition. The in situ symmetric cell thus prepared delivers an ultralong lifespan of 5100 h (>212 days), and a hybrid capacitor with the in situ electrolyte runs smoothly over 40 000 cycles at 20 A g-1 . Even at an ultrahigh current density of 40 mA cm-2 and capacity of 40 mAh cm-2 , the cell still operates stably for 240 h, alongside a high Zn utilization with 87% depth of discharge. The in situ gel electrolyte integrating robust interface and preparation of all-in-one cells demonstrate a commercializable path for aqueous Zn-storage devices.
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