Simultaneous regulation on electrolyte structure and electrode interface with glucose additive for high-energy aluminum metal-air batteries

材料科学 电解质 阳极 金属 水溶液 化学工程 电极 电池(电) 吸附 纳米技术 冶金 复合材料 有机化学 物理化学 功率(物理) 化学 工程类 物理 量子力学
作者
Tao Wang,Hao Cheng,Zhongliang Tian,Zheng Li,Zehua Lin,Zihan You,Yao Lü,Yuan Zhu,Wenzhang Li,Yahui Yang,Qifan Zhong,Yanqing Lai
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:53: 371-380 被引量:39
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2022.09.020
摘要

Aqueous metal-based batteries have attracted great attention due to their high energy density and high safety. However, currently suppressing the severe parasitic hydrogen evolution reaction (HER) at the metal anodes in aqueous electrolytes remains challenging. Here, a novel “two birds with one stone” strategy of simultaneously reducing water activity and constructing a protective layer on Al anode with a green and low-cost glucose additive is proposed to suppress the HER. Theoretical studies and experimental characterizations confirm that the glucose additive could reduce water activity via the “molecular crowding effect” and form an organic protective layer on Al metal via chemical adsorption. The dual-functional glucose additive exhibits significant suppression on the HER and self-discharge of Al-metal anodes, which endows a flow-based Al-air battery with ultra-high specific capacity of 2886.7 mAh gAl−1 and energy density of 3675.1 Wh kgAl−1. This study not only blazes a new path for suppressing HER on Al-metal anodes but also casts new light on aqueous electrolyte design and the stabilization of metal anodes.
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