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Integrated ‘all-in-one’ strategy to stabilize zinc anodes for high-performance zinc-ion batteries

National Science Review 2022年第3期9卷 63-71页

作者： Canpeng Li Xuesong Xie Hui Liu Pinji Wang Canbin Deng Bingan Lu Jiang Zhou Shuquan Liang School of Materials Science and Engineering Key Laboratory of Electronic Packaging and Advanced Functional Materials of Hunan ProvinceCentral South University School of Physics and Electronics Hunan University

Many optimization strategies have been employed to stabilize zinc anodes of zinc-ion batteries(ZIBs).Although these commonly used strategies can improve anode performance, they simultaneously induce specific issues. In this study, through the combination of structural design, interface modification, and electrolyte optimization, an ’all-in-one’(AIO) electrode was developed. Compared to the three-dimensional(3D) anode in routine liquid electrolytes, the new AIO electrode can greatly suppress gas evolution and the occurrence of side reactions induced by active water molecules, while retaining the merits of a 3D anode. Moreover, the integrated AIO strategy achieves a sufficient electrode/electrolyte interface contact area, so that the electrode can promote electron/ion transfer, and ensure a fast and complete redox reaction. As a result, it achieves excellent shelving-restoring ability(60 hours, four times)and 1200 cycles of long-term stability without apparent polarization. When paired with two common cathode materials used in ZIBs(α-MnO2and NH4V4O10), full batteries with the AIO electrode demonstrate high capacity and good stability. The strategy of the ’all-in-one’ architectural design is enlightened to solve the issues of zinc anodes in advanced Zn-based batteries.

关键词： all-in-one electrode hydrogen-free electrode/electrolyte interface Zn-based batteries

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