Electron‐Induced Molecular Programming Drives Interfacial Chemistry for Ah‐Level Zinc Batteries

阴极 材料科学 溶解 水溶液 法拉第效率 化学工程 阳极 纳米技术 相间 金属 过渡金属 电偶阳极 无机化学
作者
Feifei Wang,Yuhang Zhuang,Jiwei Shi,Haojie Zhang,Peng Zhang,Songshan Bi,Hyejung Yang,Wenqiang Yang,Stuart S. P. Parkin,Chunpeng Yang,Quan‐Hong Yang,Ali Shaygan Nia,Xinliang Feng
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (23): e72891-e72891 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adma.72891
摘要

ABSTRACT Solid–electrolyte interphases (SEIs) are essential for stabilizing metal anodes in aqueous zinc (Zn) batteries (AZBs), yet their formation remains intrinsically uncontrolled, leaving the interphase vulnerable to dissolution and water‐driven parasitic reactions. Herein, we report an electron‐induced molecular programming strategy that uses only 1 mM of 4‐bromobenzenediazonium tetrafluoroborate (BDTF) to in situ construct a Zn 2+ ‐favored molecular lock on the ZnF 2 ‐rich SEI surface. Electrochemically generated p ‐bromoaniline becomes molecularly woven into the inorganic layer, forming an ultrathin molecular‐lock shell (∼1 nm) atop a graded hybrid SEI. Through N–Zn coordination coupled with Br‐induced interfacial polarization, the molecular lock reorganizes the local electrostatic environment, stabilizes ZnF 2 , limits water access, and promotes desolvation‐facilitated Zn 2+ transport. As a result, the programmed SEI enables highly reversible Zn plating/stripping with a 99.8% average Coulombic efficiency, and stable cycling under 80% depth of discharge at 10 mA cm − 2 . Moreover, it displays broad cathode compatibility, extending cycling stability in vanadium‐, manganese‐, and iodine‐based full cells. In Ah‐level pouch cells with ultrahigh vanadium‐based cathode loading (21 mg cm −2 ), the system delivers 1.2 Ah with 81% retention after 100 cycles, surpassing state‐of‐the‐art aqueous Zn batteries that typically fail at high mass loading.
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