Одновременное регулирование сольватационной оболочки и границы раздела с электродом с помощью недорогой добавки глюкозы для получения бездендритных цинк-ионных батарей

Рост дендритов и образование побочных продуктов в водных цинковых аккумуляторах препятствуют их развитию в качестве перспективных устройств накопления энергии. Для улучшения обратимого осаждения и растворения цинка на цинковом аноде в высокоэффективных цинк-ионных батареях мы использовали недорогую добавку — глюкозу — для модификации стандартного электролита ZnSO4. На основании экспериментальных исследований и теоретических расчётов показано, что в водном растворе ZnSO4 глюкоза одновременно изменяет сольватационную структуру Zn2+ и границу раздела между цинковым анодом и электролитом. Модификация электролита позволяет удалить одну молекулу H2O из первичной сольватационной оболочки Zn2+, состоящей из шести молекул H2O, и подавить побочные реакции, обусловленные разложением активной воды. Одновременно молекулы глюкозы преимущественно адсорбируются на поверхности цинкового анода, подавляя хаотичный рост дендритов цинка. В качестве подтверждения концепции симметричный элемент и полноэлементная Zn–MnO2-батарея с электролитом, содержащим глюкозу, продемонстрировали более высокую стабильность по сравнению с элементами на основе чистого электролита ZnSO4.