A Temperature Self‐Adaptive Electrolyte for Wide‐Temperature Aqueous Zinc‐Ion Batteries

电解质 材料科学 阳极 电偶阳极 水溶液 化学工程 大气温度范围 无机化学 化学 电极 有机化学 冶金 物理化学 阴极保护 工程类 物理 气象学
作者
Guangmeng Qu,Han‐Xun Wei,Shunshun Zhao,Yihan Yang,Xiangyong Zhang,Guangming Chen,Zhuoxin Liu,Hongfei Li,Cuiping Han
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adma.202400370
摘要

Abstract The advancement of aqueous zinc‐ion batteries (AZIBs) is often hampered by the dendritic zinc growth and the parasitic side reactions between the zinc anode and the aqueous electrolyte, especially under extreme temperature conditions. This study unveils the performance decay mechanism of zinc anodes in harsh environments, characterized by “dead zinc” at low temperatures and aggravated hydrogen evolution and adverse by‐products at elevated temperatures. To address these issues, a temperature self‐adaptive electrolyte (TSAE), founded on the competitive coordination principle of co‐solvent and anions, is introduced. This electrolyte exhibits a dynamic solvation capability, engendering an inorganic‐rich solid electrolyte interface (SEI) at low temperatures while an organic alkyl ether‐ and alkyl carbonate‐containing SEI at elevated temperatures. The self‐adaptability of the electrolyte significantly enhances the performance of the zinc anode across a broad temperature range. A Zn//Zn symmetrical cell, based on the TSAE, showcases reversible plating/stripping exceeding 16,800 hours (>700 days) at room temperature under 1 mA cm −2 and 1 mAh cm −2 , setting a record of lifespan. Furthermore, the TSAE enables stable operation of the zinc full batteries across an ultra‐wide temperature range of −35 to 75 °C. This work illuminates a pathway for optimizing AZIBs under extreme temperatures by fine‐tuning the interfacial chemistry. This article is protected by copyright. All rights reserved
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