A long-term stable zinc metal anode enabled by a mannitol additive

文献情報

出版日 2023-10-20
DOI 10.1039/D3TA04700H
インパクトファクター 12.732
著者

Dongdong Zhang, Jin Cao, Zhiqiang Dai, Rungroj Chanajaree, Chengwu Yang, Xiang Wu, Xinyu Zhang


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要旨

Despite the promising potential of zinc-ion batteries (ZIBs) for large-scale energy storage applications, their electrochemical performance is still hindered by zinc dendrites and side reactions. To address these challenges, the optimization of electrolyte composition emerges as a practical and straightforward approach to enhance the coulombic efficiency (CE) and Zn plating/stripping reversibility of ZIBs. Here, mannitol stands out due to its abundance of polar groups and cost-effectiveness, and an electrolyte mixture consisting of 0.02 M mannitol and 2 M ZnSO4 is demonstrated, resulting in an impressive improvement in Zn reversibility compared to the pure ZnSO4 electrolyte. Density functional theory (DFT) calculations and spectroscopic analysis shed light on mannitol's capability to reconstruct the solvation structure of Zn2+ and replace free water molecules. The inhibited dendrite growth on the zinc metal anode is further confirmed through in situ characterization. This work paves the way for the development of long-lifespan ZIBs.

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掲載誌

Journal of Materials Chemistry A

Journal of Materials Chemistry A
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