Med stort intresse för ett miljövänligt och effektivt resursutnyttjande, gröna och säkra batterisystem efterfrågas, och att förbättra laddningsbarheten är ett mål. Eftersom ytkemin hos fastelektrolytgränssnittet (SEI) är en kritisk faktor som styr laddningsbara batteriers cykelliv, det är ett centralt forskningsfokus.

Zn-batterier (ZB) kännetecknas av låg kostnad, överlägsen volymetrisk energiproduktion och kostnadseffektiva råvaror, vilket gör dem till en lovande kandidat för att möta efterfrågan på laddningsbara batterier. Dock, vissa egenskaper hos Zn-elektrolytgränssnittet begränsar utvecklingen av laddningsbara ZB:er och deras tillämpning.

Prof. Cui Guangleis grupp från Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology vid den kinesiska vetenskapsakademin har föreslagit nya koncept angående in situ-formade och artificiella SEI som ett sätt att fundamentalt modulera de elektrokemiska egenskaperna hos Zn.

Genom att manipulera nedbrytningen av en eutektisk vätska med en speciell anjonassocierad katjonlösningsstruktur, forskarna observerade zinkfluorid-rik organisk/oorganisk SEI på en Zn-anod för första gången.

En kombination av experimentella undersökningar och modelleringsundersökningar visade att närvaron av anjonkomplexbildande Zn-arter med markant sänkta nedbrytningsenergier bidrog till in-situ-bildningen av interfasen.

"Det skyddande gränssnittet möjliggör reversibel och dendritfri Zn-plätering/strippning även vid hög arealkapacitet. Detta beror på den snabba jonmigrationen i kombination med hög mekanisk hållfasthet, " sa prof. Cui.

Med denna gränssnittsdesign, de sammansatta Zn-batterierna uppvisade utmärkt cykelstabilitet med försumbar kapacitetsförlust vid både låga och höga hastigheter.

Dessutom, beläggning av Zn -ytan med ett konstgjort skyddande polyamidskikt är lätt att implementera. Polyamidskiktet har alla önskvärda egenskaper för att stödja mycket reversibel Zn-kemi med förbättrad cyklisk prestanda för Zn-anoder vid neutralt pH, även vid högt urladdningsdjup.

Studien ger nya insikter i den rationella regleringen av Zn-anoder och ger en oöverträffad väg för att ta itu med de dilemman som de inneboende egenskaperna hos multivalenta metallanoder uppstår.