Adjusting zinc ion de-solvation kinetics via rich electron-donating artificial SEI towards high columbic efficiency and stable Zn metal anode

溶剂化 化学 电解质 过电位 水溶液 无机化学 阳极 金属 电偶阳极 电化学 离子 化学工程 物理化学 电极 有机化学 阴极保护 工程类
作者
Hongxia Yan,Chao Han,Songmei Li,Jianhua Liu,Jie Ren,Shubin Yang,Bin Li
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:442: 136081-136081 被引量:33
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.136081
摘要

Aqueous zinc ion batteries (AZIBs) subject to severe sluggish electrodeposition process due to burdensome de-solvation of hydrate zinc ion (Zn(H2O)62+→Zn2+) which leads to high overpotential, low utilization of zinc and high interface impedance. Here, an artificial solid electrolyte interphase (SEI) with rich electron-donating functional group (cyano group) is proposed for zinc anode to achieve favorable de-solvation process and deliver stable rechargeable AZIBs. The rich-cyano SEI (rc-SEI) can improve the de-solvation kinetics by formation interaction force between cyano group and water sheath of hydrated ions. The de-solvation activation energy (Ea) of hydrated ions for [email protected] is only 41.9 kJ mol−1, much lower than that of the bare Zn (63.7 kJ mol−1). The [email protected] electrode realizes an enhanced CE of over 99.65 % within 550 cycles in Zn||Cu battery, a low polarization of less than 50 mV and ultra-long cycle life of over 1000 h in Zn||Zn battery. Moreover, Zn||MnO2 full cell with [email protected] anode shows 78.9% capacity retention after 690 cycles at 2C (218.2 mAh g−1 at 1st cycle and 172.1 mAh g−1 at 690th cycle).
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