Boosting the Kinetics and Stability of Zn Anodes in Aqueous Electrolytes with Supramolecular Cyclodextrin Additives

化学 环糊精 动力学 水溶液 电解质 无机化学 Boosting(机器学习) 超分子化学 组合化学 分子 有机化学 电极 物理化学 物理 机器学习 量子力学 计算机科学
作者
Kang Zhao,Guilan Fan,Jiuding Liu,Fangming Liu,Jinhan Li,Xunzhu Zhou,Youxuan Ni,Meng Yu,Ying‐Ming Zhang,Hui Su,Qinghua Liu,Fangyi Cheng
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (25): 11129-11137 被引量:454
标识
DOI:10.1021/jacs.2c00551
摘要

The hydrophobic internal cavity and hydrophilic external surface of cyclodextrins (CDs) render promising electrochemical applications. Here, we report a comparative and mechanistic study on the use of CD molecules (α-, β-, and γ-CD) as electrolyte additives for rechargeable Zn batteries. The addition of α-CD in aqueous ZnSO4 solution reduces nucleation overpotential and activation energy of Zn plating and suppresses H2 generation. Computational, spectroscopic, and electrochemical studies reveal that α-CD preferentially adsorbs in parallel on the Zn surface via secondary hydroxyl groups, suppressing water-induced side reactions of hydrogen evolution and hydroxide sulfate formation. Additionally, the hydrophilic exterior surface of α-CD with intense electron density simultaneously facilitates Zn2+ deposition and alleviates Zn dendrite formation. A formulated 3 M ZnSO4 + 10 mM α-CD electrolyte enables homogenous Zn plating/stripping (average Coulombic efficiency ∼ 99.90%) at 1 mA cm-2 in Zn|Cu cells and a considerable capacity retention of 84.20% after 800 cycles in Zn|V2O5 full batteries. This study provides insight into the use of supramolecular macrocycles to modulate and enhance the interface stability and kinetics of metallic anodes for aqueous battery chemistry.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
ZT9完成签到,获得积分10
刚刚
希望天下0贩的0应助LUJU采纳,获得30
刚刚
1秒前
申申如也完成签到,获得积分10
1秒前
飘逸的苡完成签到,获得积分10
1秒前
儒雅谷芹发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
2秒前
2秒前
唧唧完成签到,获得积分10
2秒前
林梓发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
在水一方应助boyue采纳,获得10
2秒前
乐乐应助曾经的伯云采纳,获得10
2秒前
机智的书雪完成签到 ,获得积分10
2秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
Angelina应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
Orange应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
Orange应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
dew应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
英姑应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
延陵君应助琉璃采纳,获得50
3秒前
大个应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
随心完成签到,获得积分10
3秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
海人发布了新的文献求助10
3秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得30
3秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
自由芝完成签到,获得积分10
3秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
PHHHH发布了新的文献求助10
3秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得30
3秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 临床微生物学程序手册,多卷,第5版 2000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] | NHBS Field Guides & Natural History 1500
The Victim–Offender Overlap During the Global Pandemic: A Comparative Study Across Western and Non-Western Countries 1000
King Tyrant 720
Sport, Social Media, and Digital Technology: Sociological Approaches 650
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5592775
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4678804
关于积分的说明 14806479
捐赠科研通 4642345
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2534136
邀请新用户注册赠送积分活动 1502197
关于科研通互助平台的介绍 1469275