In‐Situ Ultrafast Construction of Zinc Tungstate Interface Layer for Highly Reversible Zinc Anodes

原位 钨酸盐 材料科学 图层(电子) 接口(物质) 纳米技术 化学 冶金 复合材料 有机化学 毛细管作用 毛细管数
作者
Jin Cao,Haiyang Wu,Dongdong Zhang,Ding Luo,Lulu Zhang,Xuelin Yang,Jiaqian Qin,Guanjie He
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (29): e202319661-e202319661 被引量:151
标识
DOI:10.1002/anie.202319661
摘要

Abstract Constructing artificial solid electrolyte interface on the Zn anode surface is recognized as an appealing method to inhibit zinc dendrites and side reactions, whereas the current techniques are complex and time‐consuming. Here, a robust and zincophilic zinc tungstate (ZnWO 4 ) layer has been in situ constructed on the Zn anode surface (denoted as ZWO@Zn) by an ultrafast chemical solution reaction. Comprehensive characterizations and theoretical calculations demonstrate that the ZWO layer can effectively modulate the interfacial electric field distribution and promote the Zn 2+ uniform diffusion, thus facilitating the uniform Zn 2+ nucleation and suppressing zinc dendrites. Besides, ZWO layer can prevent direct contact between the Zn/water and increase the hydrogen evolution reaction overpotential to eliminate side reactions. Consequently, the in situ constructed ZWO layer facilitates remarkable reversibility in the ZWO@Zn||Ti battery, achieving an impressive Coulombic efficiency of 99.36 % under 1.0 mA cm −2 , unprecedented cycling lifespan exceeding 1800 h under 1.0 mA cm −2 in ZWO@Zn||ZWO@Zn battery, and a steady and reliable operation of the overall ZWO@Zn||VS 2 battery. The work provides a simple, low cost, and ultrafast pathway to crafting protective layers for driving advancements in aqueous zinc‐metal batteries.
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