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Interface Reversible Electric Field Regulated by Amphoteric Charged Protein-Based coating Toward High-Rate and Robust Zn Anode

引用

Nano-Micro Letters 2022年第12期14卷 535-548页

作者： Meihua Zhu Qing Ran Houhou Huang Yunfei Xie Mengxiao Zhong Geyu Lu Fu-Quan Bai Xing-You Lang Xiaoteng Jia Danming Chao College of Chemistry Jilin UniversityChangchun 130012People’s Republic of China State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics College of Electronic Science and EngineeringJilin UniversityChangchun 130012People’s Republic of China Key Laboratory of Automobile Materials Ministry of EducationSchool of Materials Science and EngineeringJilin UniversityChangchun 130022People’s Republic of China

Metallic interface engineering is a promising strategy to stabilize Zn anode via promoting Zn^(2+) uniform ***,strong interactions between the coating and Zn^(2+) and sluggish transport of Zn^(2+) lead to high anodic ***,we present a bio-inspired silk fibroin(SF)coating with amphoteric charges to construct an interface reversible electric field,which manipulates the transfer kinetics of Zn^(2+) and reduces anodic *** alternating positively and negatively charged surface as a build-in driving force can expedite and homogenize Zn^(2+) flux via the inter-play between the charged coating and adsorbed ions,endowing the Zn-SF anode with low polarization voltage and stable plating/*** analyses with theo-retical calculations suggest that SF can facilitate the desolvation of[Zn(H_(2)O)_(6)]^(2+) and provide nucleation sites for uniform ***,the Zn-SF anode delivers a high-rate performance with low voltage polarization(83 mV at 20 mA cm^(−2)) and excellent stability(1500 h at 1 mA cm^(−2);500 h at 10 mA cm^(−2)),realizing exceptional cumulative capacity of 2.5 Ah cm^(−2).The full cell coupled with Zn_(x)V_(2)O_(5)·nH_(2)O(ZnVO)cathode achieves specific energy of~270.5/150.6 Wh kg^(−1)(at 0.5/10 A g^(−1))with-99.8% Coulombic efficiency and retains~80.3%(at 5.0 A g^(−1))after 3000 cycles.

关键词： silk fibroin coating Zn anode Amphoteric charge Interfacial engineering Aqueous zinc-ion batteries

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