Stabilizing Zinc Anodes Through Trace Additive Mediated Solvation and Hydrogen‐Bond Network

溶剂化 锌 电解质 无机化学 水溶液 吸附 磺酸盐 化学 化学工程 材料科学 盐(化学) 金属 水溶液中的金属离子 钠 微量 电化学 三吡啶 阳极 离子
作者
Jie Wei,Yurong You,Shaokang Xu,Ye Chen,Weihang Feng,Xuanhua Feng,Wei He,Xuelian Wu,ZhengMing Sun
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:22 (29): e73291-e73291 被引量:3
标识
DOI:10.1002/smll.73291
摘要

ABSTRACT Aqueous zinc‐ion batteries (AZIBs) are attractive for large‐scale energy storage but suffer from severe hydrogen evolution reaction (HER) and uncontrolled dendritic zinc growth, both rooted in the interfacial water structure. Here, a trace amount of DL‐2,3‐dimercapto‐1‐propanesulfonic acid sodium salt (DMPS) is introduced as an electrolyte additive. Owing to its Zn affinitive dual thiol (–SH) groups and the highly negatively charged, hydrophilic sulfonate (–SO 3 − ) moieties, DMPS anion (DMPS − ) preferentially adsorbs on the Zn surface, enabling simultaneous coordination with Zn 2 + and interaction with H 2 O molecules. As a result, DMPS − enters the Zn 2+ solvation sheath and simultaneously disrupts the interfacial hydrogen‐bond network, lowering water activity and impeding proton transfer. Consequently, HER is effectively suppressed. Moreover, through selective adsorption onto specific zinc crystal planes, DMPS − promotes uniform zinc deposition with a preferred (101) orientation. As a result, Zn||Zn symmetric cells exhibit ultralong cycling stability exceeding 2000 h, and Zn||MnO 2 full cells deliver enhanced rate capability and prolonged cycling life. This work demonstrates that rational modulation of interfacial water via trace electrolyte additives is an effective strategy for stabilizing Zn metal anodes.
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