High-entropy solvation chemistry towards affordable and practical Ah-level zinc metal battery

溶剂化 化学 电池(电) 金属 计算化学 物理 热力学 分子 有机化学 功率(物理)
作者
Linhui Chang,Hongwei Cheng,Jiamin Li,Lei Zhang,Bomian Zhang,Liheng Zheng,Qiangchao Sun,Jiantao Li,Xionggang Lu,Kangning Zhao
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 6134-6134 被引量:61
标识
DOI:10.1038/s41467-025-61456-z
摘要

Aqueous zinc-ion batteries offer sustainable large-scale storage potential with inherent safety and low cost, yet suffer from limited energy density and cycle life due to aqueous electrolyte constraints. Here, we introduce affordable, stable electrolyte (0.33 $·kg−1) incorporating minimal multi-halogen anions (Cl−, Br−, and I−) to create a high-entropy solvation structure enabling high-performance zinc batteries. Despite the small amount, the diversified mono-halogenated contact ion pair and multi-halogenated aggregate solvation structures create the unique high-entropy solvation structure, to form the lean-water halogenated interfacial environment, suppressing the hydrogen evolution reaction, while facilitating cascade desolvation. Multi-halogen additives generate diverse contact ion pairs (Zn-X, X = Cl/Br/I) with compact solvation shells accelerating ion transport. In this way, the high-entropy solvation structure breaks the trade-off between plating overpotential (energy efficiency) and plating/stripping reversibility (Coulombic efficiency). As a result, the high-entropy solvation-based electrolyte enables practical zinc metal battery with 152.2 Wh kg−1electrode for 120 cycles at lean electrolyte of 2.4 μL mg−1 and an Ah-level pouch cell is validated with high Coulombic efficiency of over 99.90% for over 250 cycles. Our findings emphasize the importance of electrolyte design for the precise control of anion-cation interactions for stable Zn/electrolyte interface and enable practical zinc metal battery with high energy and low cost. Aqueous zinc batteries offer a safe and low-cost energy storage option but have a limited lifespan. Here, authors develop a multi-halogen mediated high entropy electrolyte that restructures ion interactions, enabling high energy batteries with extended cycle life and low electrolyte cost.
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
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
刚刚
2秒前
xz完成签到,获得积分10
2秒前
bociic完成签到,获得积分10
3秒前
LL完成签到,获得积分10
3秒前
小栩发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
4秒前
黄鹂完成签到,获得积分10
4秒前
小程同学发布了新的文献求助10
5秒前
Aria完成签到,获得积分10
6秒前
水月完成签到,获得积分0
6秒前
大家电视节目完成签到,获得积分10
6秒前
xk发布了新的文献求助10
7秒前
零下三度发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
Hogsed完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
haowei发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
是俊生啊应助旷野采纳,获得10
8秒前
泽Y发布了新的文献求助10
9秒前
领导范儿应助霜序采纳,获得30
11秒前
lanshuitai发布了新的文献求助10
12秒前
称心的之玉完成签到 ,获得积分10
12秒前
xk完成签到,获得积分20
12秒前
finfintintin应助刻苦亦丝采纳,获得30
15秒前
情怀应助顶天立地采纳,获得10
15秒前
红宝石设计局完成签到,获得积分10
16秒前
李细细发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
18秒前
迷人沛儿发布了新的文献求助10
18秒前
酷波er应助haowei采纳,获得10
19秒前
21秒前
那就求个好运应助九月采纳,获得10
22秒前
爆米花完成签到,获得积分10
22秒前
shine完成签到,获得积分10
22秒前
24秒前
24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
Atlas of Aligner Treatment and Planning A Case-Based Approach 1000
Geist der Kunst und Kultur 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
丝光沸石活性位点定向调控及其二甲醚羰基化性能研究 500
A Concise History of the World, 2nd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7420709
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9024200
关于积分的说明 19224077
捐赠科研通 7051017
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3235024
关于科研通互助平台的介绍 2397978
邀请新用户注册赠送积分活动 2217228