Dendrite-Free Zn Anode Modified by Organic Coating for Stable Aqueous Zinc Ion Batteries

阳极 材料科学 电偶阳极 水溶液 涂层 枝晶(数学) 离子 电化学 化学工程 无机化学 电极 冶金 纳米技术 化学 阴极保护 有机化学 工程类 物理化学 数学 几何学
作者
Fujie Li,Hongfei Zhang,Xuehua Liu,Binghui Xu,Chao Wang
出处
期刊:Batteries [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:10 (12): 420-420 被引量:7
标识
DOI:10.3390/batteries10120420
摘要

Aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) have emerged as highly promising options for large-scale energy storage systems due to their cost-effectiveness, substantial energy capacity, and improved safety features. However, the Zn anode faces challenges such as self-corrosion and dendrite formation, which limit its practical use in AZIB applications. In this work, a simple blade-coating method was used to successfully coat poly (vinylidene fluoride–hexafluoro propylene) (PVDF-HFP) on the Zn anode. The coated Zn anode (P-Zn) displayed a stable cycling performance (700 h) at 1 mA cm−2 current density in the symmetric cell. In addition, the full cell using MnO2 as the cathode and P-Zn as the anode retained almost full capacity even after 1400 cycles at 2C, far outperforming the full cell using the unmodified Zn anode with only 50% capacity retention after 600 cycles. In situ optical observations of Zn deposition demonstrate that the special organic coating significantly enhances the uniform deposition of Zn2+, thus effectively mitigating corrosion and hydrogen evolution. Density Functional Theory (DFT) calculations show that the PVDF-HFP coating effectively narrows the adsorption energy gap between the P-Zn (002) and (101) planes, leading to the homogeneous deposition of Zn2+ with fewer Zn dendrites. A simple and feasible strategy for designing ultra-stable AZIBs by coating an organic protective layer on the Zn surface is provided by this work.
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