Breaking Consecutive Hydrogen‐Bond Network Toward High‐Rate Hydrous Organic Zinc Batteries

电解质 材料科学 法拉第效率 离子电导率 阳极 化学工程 无机化学 电导率 电极 化学 物理化学 工程类
作者
Changjun Cui,Daliang Han,Haotian Lu,Zhiguo Li,Kangyu Zhang,Bo Zhang,Xiaoxia Guo,Rui Sun,Xiaolin Ye,Jiachen Gao,Yingxin Liu,Yong Guo,Rongwei Meng,Chunguang Wei,Lichang Yin,Feiyu Kang,Zhe Weng,Quan‐Hong Yang
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:13 (31) 被引量:68
标识
DOI:10.1002/aenm.202301466
摘要

Abstract Zinc batteries hold great potential for stationary energy storage but suffer from severe dendrite growth, corrosion, and hydrogen evolution troubles in aqueous electrolytes. Despite the impressive efficacy of non‐flammable hydrous organic electrolytes in addressing these problems, the insufficient ionic conductivity hinders the rate capability and practicability of hydrous organic Zn batteries. Here, methanol is proposed as a co‐solvent for ethylene glycol (EG)‐based hydrous organic electrolytes, where its methyl terminal group can interrupt the continuous intermolecular hydrogen bond network among EG. The new hydrous organic electrolyte exhibits a doubled ionic conductivity without sacrificing the exceptional nonflammability. As a result, the Zn anode exhibits a long‐term cycling stability over 4000 h at 0.5 mA cm −2 , a high Coulombic efficiency of 99.5%, high‐rate capability up to 20 mA cm ‒2 , and impressive low‐temperature tolerance of ‒60 °C. The Zn||V 2 O 5 pouch cell with the electrolyte is capable of operating under extreme operation conditions involving needling, package breakage, and even exposure to fire. This work paves an avenue toward electrolyte design for high‐rate practical Zn batteries and beyond.
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