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

阳极 锌 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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