水系锌离子电池(ZIBs)的实际应用确实面临着挑战,这主要归因于与Zn负极相关的固有副反应和枝晶生长。
在这项研究中,中国计量大学Quan Zong,浙江大学Qilong Zhang,中南大学Anqiang Pan引入N-甲基甲烷磺酰胺(NMS)来优化Zn2+的转移、脱溶和还原,实现高度稳定和可逆的Zn沉积/剥离。
文章要点
1)NMS分子可以替代水合Zn2+溶剂化结构中的一个H2O分子,并优先化学吸附在Zn表面,保护Zn负极免受腐蚀和氢析出反应(HER),从而抑制副产物的形成。
2)此外,由于NMS的分解,在Zn负极上原位生成了一种坚固的富N有机和无机(ZnS和ZnCO3)混合固体电解质界面相,从而增强了Zn2+的传输动力学和均匀的Zn2+沉积。
3)采用NMS的水系电池在1 mA cm−2和1 mAh cm−2下实现了2300小时的长寿命、3.25 Ah cm−2的高累积镀层容量和出色的可逆性,800次循环中平均库仑效率(CE)为99.7%。
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Quan Zong, et al, Tailoring the Whole Deposition Process from Hydrated Zn2+ to Zn0 for Stable and Reversible Zn Anode, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202409957
DOI: 10.1002/anie.202409957
https://doi.org/10.1002/anie.202409957