Dynamique des zwitterions transitoires pour une interface adaptative de dépôt/stripping de Zn ultra-stable

Une anode en zinc hautement réversible est cruciale pour la commercialisation des batteries zinc-ion. Cependant, le changement de la microstructure de la couche double électrique, provenant du changement dynamique de la densité de charge sur l'électrode, impacte considérablement la réversibilité de l'anode pendant la charge/décharge, ce qui est rarement pris en compte dans les recherches précédentes. Dans ce contexte, l'additif zwitterion est employé pour créer une interface adaptative en couplant la dynamique des zwitterions transitoires lors du changement de la densité de charge interfaciale. Des simulations de dynamique moléculaire ab initio suggèrent que l'orientation moléculaire et les groupes d'adsorption des zwitterions seront déterminés par l'état de charge de l'électrode. Un électrolyte ZnSO4 avec zwitterion permet d'obtenir une anode Zn hautement réversible avec une efficacité coulombique moyenne allant jusqu'à 99,85%. Les cellules symétriques Zn/Zn atteignent une stabilité de cyclage considérablement améliorée pendant 700 h avec une hystérésis de tension extrêmement faible de 29 mV sous 5 mA cm-2 avec 5 mAh cm-2. Cette étude valide l'interface adaptative basée sur la dynamique transitoire des zwitterions, qui éclaire d'une nouvelle manière le développement d'anodes métalliques hautement réversibles avec un taux d'utilisation élevé.