Grain‐Boundary‐Rich SEI Synergizing with an H 2 O‐Poor EDL Enables Multidimensional Interfacial Regulation for Stable Zn Anodes

材料科学 吸附 阳极 化学工程 相间 水溶液 螯合作用 离子 生物分子 分解 图层(电子) 分子 解吸 纳米技术 电化学
作者
Haoqi Bao,Jiyuan Liu,Saisai Lin,郑楚明,Xiao Zhang,Chenyue Huang,Ke Yue,Qiangqiang Qiao,Peng Liu,Xiehong Cao,Lin Zhang,Yingchun Liu,Chenghang Zheng,Xinyong Tao,Xiang Gao
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/aenm.71481
摘要

ABSTRACT The reversibility and sustainability of aqueous zinc‐ion batteries (AZIBs) are drastically compromised by interfacial issues arising from the H 2 O‐rich electric double layer (EDL) and unstable solid‐electrolyte interphase (SEI). Herein, trace biomolecule additive, zinc hyaluronate (HA‐Zn), is introduced to synergistically construct a grain‐boundary‐rich SEI and an H 2 O‐poor EDL for stable zinc anodes. Mechanistic studies reveal that HA‐Zn preferentially adsorbs onto the Zn anode and reconstructs an H 2 O‐poor EDL, effectively suppressing the water‐related side reactions. Simultaneously, the centred tetra‐oxygen ligands chelate Zn 2+ ions at the interface to homogenize ions distribution. This reconfigured interface further promotes the in situ decomposition of HA‐Zn and SO 4 2− , generating an organic‐inorganic hybrid SEI with abundant Zn 2+ ‐conductive grain boundaries, which not only accelerates Zn 2+ transport but also guides oriented Zn(101) deposition. Benefiting from the designed interface comprising HA‐Zn adsorption and grain‐boundary‐rich SEI, the Zn||Zn symmetric cells achieve long lifespans exceeding 4700 h and 1700 h at 1 and 4 mAh·cm −2 , respectively. More significantly, the Zn||I 2 full cells retain 88.67% capacity retention rate after more than 15000 cycles at 2 A·g −1 , and the Zn||I 2 pouch batteries (0.3 Ah) maintain 86.34% capacity over 3300 cycles at 0.5 A·g −1 .
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