High‐Current Capable and Non‐Flammable Protic Organic Electrolyte for Rechargeable Zn Batteries

Abstract

AbstractWiederaufladbare Zinkbatterien (RZBs) gelten aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile als potente Konkurrenten für elektrochemische Geräte der nächsten Generation. Dennoch können herkömmliche wässrige Elektrolyte aufgrund der komplexen Reaktionskinetik in wässrigen Systemen durch schnellen Kapazitätsabfall und schlechte Coulomb′sche Effizienz (CE) ernsthafte Gefahren für den langfristigen Batteriebetrieb verursachen. Wir haben hier die neuartige Verwendung des protischen Amid‐Lösungsmittels N‐Methylformamid (NMF) als Zinkbatterie‐Elektrolyt vorgeschlagen, dass eine hohe Dielektrizitätskonstante und einen hohen Flammpunkt besitzt, um gleichzeitig eine schnelle Kinetik und Batteriesicherheit zu fördern. Die dendritenfreie und körnige Zn‐Abscheidung im Zn‐NMF‐Elektrolyten gewährleistet eine ultralange Lebensdauer von 2000 Stunden bei 2.0 mA cm−2/2.0 mAh cm−2, ein hohes CE von 99.57 %, ein breites elektrochemisches Fenster (≈3.43 V vs. Zn2+/Zn) und eine hervorragende Haltbarkeit bis zu 10.0 mAh cm−2. Diese Arbeit wirft ein Licht auf die effiziente Leistung des protischen nichtwässrigen Elektrolyten, der neue Möglichkeiten zur Förderung sicherer und energiedichter RZBs eröffnen wird.