Bimodal Block Molecule with Ether‐Type and Hydroxyl‐Type Oxygen Stabilizes Zn Anode in Super‐Dilute Electrolyte

材料科学 电解质 阳极 乙醚 分子 水溶液 电化学 氧气 金属 吸附 溶剂化 枝晶(数学) 双功能 化学工程 无机化学 有机化学 电极 催化作用 物理化学 冶金 化学 工程类 数学 几何学
作者
Zena Shi,Minggang Li,Xianwei Fu,Yan Zhang,Shilong Jiao,Yong Zhao
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (25) 被引量:33
标识
DOI:10.1002/adfm.202316427
摘要

Abstract Diluted electrolyte promises a further decrease of the battery cost for intrinsically safe aqueous zinc ion batteries (ZIBs). However, the parasitic side reactions between abundant water molecules and Zn metal induce serious dendrite growth and anode corrosion, leading to the rapid failure of the ZIBs. In this work, a conceptual design of a bimodal block molecule that features double types of oxygen into polyethylene glycol is proposed, which serves as an effective bifunctional mixing agent (MA) in the super‐dilute electrolyte (≈0.23 m ). The ether‐type oxygen can effectively modulate the solvation structure of the Zn 2+ and break the hydrogen bond network of the electrolyte, thereby inhibiting the H 2 production reaction. Furthermore, the terminal hydroxyl‐type oxygen shows preferential adsorption on the Zn metal (101) plane, guiding the oriented growth of Zn (002) facets parallel to the Zn metal surface and inhibiting the dendrite growth. Consequently, the Zn||Zn symmetrical cells show highly stable reversibility (1400 h at 1 mA cm −2 ), and the Zn||V 2 O 5 full cells show exceptional cycling stability for 1500 cycles at 1 A g −1 , with a high capacity retention rate of 82%. This work provides an insightful design of super‐dilute electrolytes for the stable operation of metal electrodes in aqueous batteries.
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