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Ultra-High-Capacity and Dendrite-Free Zinc–Sulfur Conversion Batteries Based on a Low-Cost Deep Eutectic Solvent
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-11-15 , DOI: 10.1021/acsami.1c15750 Mangwei Cui 1, 2, 3 , Jinbo Fei 1, 2, 3 , Funian Mo 1, 2, 3 , Hao Lei 1, 2, 3 , Yan Huang 1, 2, 3
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-11-15 , DOI: 10.1021/acsami.1c15750 Mangwei Cui 1, 2, 3 , Jinbo Fei 1, 2, 3 , Funian Mo 1, 2, 3 , Hao Lei 1, 2, 3 , Yan Huang 1, 2, 3
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Traditional cathodes for aqueous Zn-ion batteries are afflicted by a limited specific capacity and fearful Zn dendrites. Herein, these troubles are disposed of with a conversion-type Zn–S battery and low-cost deep eutectic solvent (DES). By utilizing the optimized electrolyte, the symmetrical Zn battery can stably cycle over 3920 h, which also confers on the Zn–S battery an ultrahigh specific capacity of ∼846 mA h gS–1 and energy density of 259 W h kg–1 at 0.5 A g–1. Importantly, the conversion chemistry of S and ZnS is responsible for the superior anti-self-discharge behavior (capacity retention: 94.58 and 68.58% after standing for 72 and 288 h versus Zn//VO2 battery: 76.82 and 47.80% after resting for 24 and 72 h versus Zn//MnO2 battery: 95.96 and 91.57% after resting for 24 and 72 h, respectively). This work is the first authentication of Zn–S batteries based on a newly developed low-cost DES-based electrolyte, which meanwhile settles the deep-rooted low specific capacity and infamous Zn dendrite issues in conventional (de)intercalation Zn-ion batteries.
中文翻译:
基于低成本深共晶溶剂的超高容量无枝晶锌硫转换电池
用于水系锌离子电池的传统正极受到比容量有限和可怕的锌枝晶的困扰。在这里,这些问题可以通过转换型 Zn-S 电池和低成本的低共熔溶剂 (DES) 解决。通过使用优化的电解液,对称锌电池可以稳定循环超过 3920 小时,这也赋予锌硫电池超高的比容量~846 mA hg S –1和 259 W h kg –1在 0.5 时的能量密度A g –1。重要的是,S 和 ZnS 的转化化学导致了优异的抗自放电行为(容量保持率:与 Zn//VO 2相比,静置 72 和 288 小时后的容量保持率分别为 94.58% 和 68.58%电池:休息 24 和 72 小时后分别为 76.82 和 47.80%,而 Zn//MnO 2电池:休息 24 和 72 小时后分别为 95.96 和 91.57%)。这项工作是首次对基于新开发的低成本 DES 电解质的 Zn-S 电池进行验证,同时解决了传统(脱)嵌锌离子电池中根深蒂固的低比容量和臭名昭著的锌枝晶问题。
更新日期:2021-11-24
中文翻译:
基于低成本深共晶溶剂的超高容量无枝晶锌硫转换电池
用于水系锌离子电池的传统正极受到比容量有限和可怕的锌枝晶的困扰。在这里,这些问题可以通过转换型 Zn-S 电池和低成本的低共熔溶剂 (DES) 解决。通过使用优化的电解液,对称锌电池可以稳定循环超过 3920 小时,这也赋予锌硫电池超高的比容量~846 mA hg S –1和 259 W h kg –1在 0.5 时的能量密度A g –1。重要的是,S 和 ZnS 的转化化学导致了优异的抗自放电行为(容量保持率:与 Zn//VO 2相比,静置 72 和 288 小时后的容量保持率分别为 94.58% 和 68.58%电池:休息 24 和 72 小时后分别为 76.82 和 47.80%,而 Zn//MnO 2电池:休息 24 和 72 小时后分别为 95.96 和 91.57%)。这项工作是首次对基于新开发的低成本 DES 电解质的 Zn-S 电池进行验证,同时解决了传统(脱)嵌锌离子电池中根深蒂固的低比容量和臭名昭著的锌枝晶问题。