Eine „Zn2+ in Salz“ Schnittstelle zur Ermöglichung von Hochleistungs-Zn-Metallanoden

Zusammenfassung Zinkmetall ist ein vielversprechender Anoden-Kandidat für wässrige Zinkionen-Batterien aufgrund seiner hohen theoretischen Kapazität, geringen Kosten und hohen Sicherheit. Allerdings wird seine Anwendung derzeit durch Wasserstoffentwicklungsreaktionen (HER), die Bildung von Nebenprodukten und das Wachstum von Zn-Dendriten eingeschränkt. Hier wird eine „Zn 2+ in Salz“ (ZIS) Schnittstelle in situ auf der Oberfläche der Anode (ZIS@Zn) konstruiert. Im Gegensatz zur herkömmlichen Arbeitsumgebung „Zn 2+ in Wasser“ von Zn-Anoden isoliert die intrinsische Hydrophobizität der ZIS-Schnittstelle die Anode vom direkten Kontakt mit dem wässrigen Elektrolyten, wodurch sie vor HER und den begleitenden Seitenreaktionen geschützt wird. Darüber hinaus fungiert sie als geordnete, wasserfreie ionenleitende Mittelschicht, die eine gleichmäßige Zn-Abscheidung lenkt und eine schnelle Zn 2+ Migration an der Grenzfläche erleichtert. Infolgedessen zeigen die symmetrischen Zellen, die mit ZIS@Zn montiert sind, eine dendritenfreie Abscheidung/Entfernung bei 4500 h und einen hohen kritischen Strom von 14 mA cm −2. Wenn sie mit einer auf Vanadium basierenden (NVO) Kathode kombiniert wird, weist die volle Batterie eine hervorragende langanhaltende Zyklusstabilität auf, mit 88% Kapazitätsrückhalt nach 1600 Zyklen. Diese Arbeit bietet eine effektive Strategie zur Förderung der Stabilität und Reversibilität von Zn-Anoden in wässrigen Elektrolyten.