Mitigating zinc dendrites and side reactions through the incorporation of ethylenediamine additive for zinc metal anode

乙二胺 锌化合物 阳极 金属 电偶阳极 化学 无机化学 材料科学 冶金 电极 阴极保护 物理化学
作者
Wu Xu,Dongdong Zhang,Hui Hu,Rungroj Chanajaree,Jiaqian Qin,Lulu Zhang,Ding Luo,Xuelin Yang,Jin Cao
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:124 (7) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0194035
摘要

Aqueous zinc-ion battery (ZIBs) has garnered considerable attention for its economic, safe, and high-energy-density characteristics. However, impediments, such as undesirable side reactions and uneven dendrites, have restrained its progress. To overcome these challenges, diverse strategies have been proposed, with electrolyte modification emerging as a preferred approach due to its simplicity and practicality. Here, we introduced ethylenediamine (EDA) as an additive into ZnSO4 solution. Through a combination of theoretical calculations and experimental validation, we have demonstrated that EDA plays a pivotal role in reducing the free active H2O by modifying the solvation structure of Zn2+, thereby enhancing the stability of the zinc anode. Upon the incorporation of EDA into the ZnSO4 electrolyte, the symmetrical battery assembled showcased remarkable cycling stability, surpassing 1500 h at 1 mA cm−2 and 1 mAh cm−2. Notably, the coulombic efficiency and durability of Zn/Ti asymmetric batteries under identical conditions were significantly improved. Furthermore, the positive impact of EDA extended to Zn/NH4V4O10 full batteries assembled using the modified electrolyte, providing robust evidence of the practical efficacy of EDA additive. This study not only highlights the transformative potential of EDA in enhancing the stability and performance of ZIBs but also reinforces its practicality for advanced energy storage applications.
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