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Dielectric-ion-conductive ZnNb2O6 layer enabling rapid desolvation and diffusion for dendrite-free Zn metal batteries

引用

Journal of Energy Chemistry 2025年第1期100卷 693-701页

作者： Haifeng Yang Jian Wang Panpan Zhang Xiaomin Cheng Qinghua Guan Jing Dong Bixian Chen Lujie Jia Jing Zhang Yongzheng Zhang Yunjian Liu Hongzhen Lin School of Materials Science and Engineering Jiangsu University i-Lab & CAS Key Laboratory of Nanophotonic Materials and Devices Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics Chinese Academy of Sciences Helmholtz Institute Ulm (HIU) Karlsruhe Institute of Technology (KIT) School of Materials Science and Engineering Xi'an University of Technology State Key Laboratory of Chemical Engineering East China University of Science and Technology

Rechargeable aqueous zinc-metal batteries （AZMBs） are promising candidates for large-scale energy storage systems due to their low cost and high ***,their performance and sustainability are significantly hindered by the sluggish desolvation kinetics at the electrode/electrolyte interface and the corresponding hydrogen evolution reaction where active water molecules tightly participate in the Zn（H2O）62+solvation ***,learnt from self-generated solid electrolyte interphase （SEI） in anodes,the dielectric but ion-conductive zinc niobate nanoparticles artificial layer is constructed on metallic Zn surface （ZNB@Zn）,acting as a rapid desolvation *** zincophilic and dielectric-conductive properties of ZNB layer accelerate interfacial desolvation/diffusion and suppress surface corrosion or dendrite formation,achieving uniform Zn plating/stripping behavior,as confirmed by electronic/optical microscopies and interface spectroscopical measurements together with theoretical ***,the as-prepared ZNB@Zn electrode exhibits excellent cycling stability of over 2000 h and robust reversibility （99.54%） even under high current density and depth of discharge ***,the assembled ZNB@Zn-based full cell displays high capacity-retention rate of 80.21%after 3000 cycles at 5 A g-1and outstanding rate performance up to 10 A *** large-areal pouch cell is stabilized for hundreds of cycles,highlighting the bright prospects of the dielectric but ion-conductive layer in further application of AZMBs.

关键词： Zn metal battery Dielectric artificial layer Rapid ion diffusion zincophilic diffusion Active water inhibition

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