Addition of Dioxane in Electrolyte Promotes (002)-Textured Zinc Growth and Suppressed Side Reactions in Zinc-Ion Batteries

电解质 材料科学 锌化合物 离子 无机化学 电极 冶金 化学 有机化学 物理化学
作者
Tingting Wei,Yingke Ren,Yifan Wang,Li’e Mo,Zhaoqian Li,Hong Zhang,Linhua Hu,Guozhong Cao
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:17 (4): 3765-3775 被引量:352
标识
DOI:10.1021/acsnano.2c11516
摘要

The reversibility and cyclability of aqueous zinc-ion batteries (ZIBs) are largely determined by the stabilization of the Zn anode. Therefore, a stable anode/electrolyte interface capable of inhibiting dendrites and side reactions is crucial for high-performing ZIBs. In this study, we investigated the adsorption of 1,4-dioxane (DX) to promote the exposure of Zn (002) facets and prevent dendrite growth. DX appears to reside at the interface and suppress the detrimental side reactions. ZIBs with the addition of DX demonstrated a long-term cycling stability of 1000 h in harsh conditions of 10 mA cm –2 with an ultrahigh cumulative plated capacity of 5 Ah cm –2 and shows a good reversibility with an average Coulombic efficiency of 99.7%. The Zn//NH 4 V 4 O 10 full battery with DX achieves a high specific capacity (202 mAh g –1 at 5 A g –1 ) and capacity retention (90.6% after 5000 cycles), much better than that of ZIBs with the pristine ZnSO 4 electrolyte. By selectively adjusting the Zn 2+ deposition rate on the crystal facets with adsorbed molecules, this work provides a promising modulation strategy at the molecular level for high-performing Zn anodes and can potentially be applied to other metal anodes suffering from instability and irreversibility.
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