Stabilizing Zinc Anodes via a Zeolite‐Induced Localized Supersaturated Electrolyte Interface

电解质 过饱和度 阳极 枝晶(数学) 溶剂化 相间 化学工程 材料科学 电化学 水溶液 化学 容量损失 无机化学 沉积(地质) 电化学电位 锌化合物 过电位 电极
作者
Xiaoqi Liu,Yipu Xu,Linjiao Wei,Hongman Sun,Zhengxing Qin,Xizhi Zhang,Dahai Zhang,Xianguo Li,Han Hu,Wei Xing,Yu Zhang,Bin Luo,Zifeng Yan
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e5744163-e5744163
标识
DOI:10.1002/anie.5744163
摘要

ABSTRACT Aqueous Zn‐ion batteries (AZIBs) hold great potential for cost‐effective and safe grid‐scale energy storage, yet their lifespan is limited by dendrite growth and side reactions arising from an unstable electrode/electrolyte interface. Although high‐concentration electrolytes can tune solvation structure and enhance Zn plating/stripping stability, they suffer from high cost and low practicality. Herein, we propose a localized supersaturated electrolyte interface (LSEI) concept via constructing a low Si/Al ratio ZSM‐5 zeolite (LZ5) interphase on the Zn surface. The abundant Brønsted acid sites inside the LZ5 nanochannels function as “ion tentacles” to spontaneously capture and confine Zn 2+ , dramatically raising the localized Zn 2+ concentration on the Zn surface even in a dilute ZnSO 4 electrolyte (1 M). This LSEI creates a H 2 O‐deficient and anion‐enriched Zn 2+ solvation structure at the LZ5 interface, which concurrently accelerates Zn 2+ desolvation and transport dynamics for dendrite‐free deposition and suppresses H 2 O‐induced side reactions. Consequently, the LZ5@Zn symmetric cells deliver a lifespan of over 2400 h and a high cumulative capacity exceeding 5.5 Ah cm −2 . The assembled LZ5@Zn//NH 4 V 4 O 10 full cells achieve 96% capacity retention over 1200 cycles at 3 A g −1 . Our findings highlight the potential of LSEI design for developing durable Zn anodes toward practical AZIBs.

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