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Aspartame Endowed ZnO-Based Self-Healing Solid Electrolyte Interface Film for Long-Cycling and Wide-Temperature Aqueous Zn-Ion Batteries.

アスパルテームを利用した自己修復性ZnO系固体電解質界面膜による長寿命・広温度域動作可能な水系亜鉛イオン電池 (機械翻訳の邦題)

Nano-micro letters2025Shi Y, Liu Y, Chang R, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象未確定

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
未確定
出版年
2025
出典
doi.org
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表示あり
出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
鮮度
確認期限内
確認段階
自動処理
記録状態
公開

日本語要約(機械生成)

水系亜鉛イオン電池の金属亜鉛負極は、水素発生や樹枝状析出によりクーロン効率とサイクル安定性が低下する問題がある。本研究では、電解質添加剤としてアスパルテームを用い、亜鉛電極表面に自己修復性のZnO系固体電解質界面膜を形成した。アスパルテームの疎水性と亜鉛親和性により、亜鉛の析出・溶解過程で界面膜が動的に自己修復し、腐食と界面不安定性を抑制する。その結果、Zn║Cuセルは1 mA cm-2、1 mAh cm-2の条件下で1000サイクルにわたり平均クーロン効率99.59%以上を達成した。また、Zn║NH4+-V2O5フルセルは150 mAh g-1の高い比容量と、1750サイクル後77.8%の容量維持率を示した。さらに、Zn║Znセルは-5〜40°Cの広温度域で高いDOD(85.2%)でも優れた温度適応性を示した。この自己修復性界面膜の形成は、デンドライトフリーで広温度域動作可能な水系亜鉛イオン電池の実現に寄与する。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Metallic Zn anodes suffer from hydrogen evolution and dendritic deposition in aqueous electrolytes, resulting in low Coulombic efficiency and poor cyclic stability for aqueous Zn-ion batteries (AZIBs). Constructing stable solid electrolyte interphase (SEI) with strong affinity for Zn and exclusion of water corrosion of Zn metal anodes is a promising strategy to tackle these challenges. In this study, we develop a self-healing ZnO-based SEI film on the Zn electrode surface by employing an aspartame (APM) as a versatile electrolyte additive. The hydrophobic nature and strong Zn affinity of APM can facilitate the dynamic self-healing of ZnO-based SEI film during cyclic Zn plating/stripping process. Benefiting from the superior protection effect of self-healing ZnO-based SEI, the Zn║Cu cells possess an average coulombic efficiency more than 99.59% over 1,000 cycles even at a low current density of 1 mA cm-2 - 1 mAh cm-2. Furthermore, the Zn║NH4+-V2O5 full cells display a large specific capacity of 150 mAh g-1 and high cyclic stability with a capacity retention of 77.8% after 1,750 cycles. In addition, the Zn║Zn cell delivers high temperature adaptability at a wide-temperature range from - 5 to 40 °C even under a high DOD of 85.2%. The enhanced capability and durability originate from the self-healing SEI formation enabled by multifunctional APM additives mediating both corrosion suppression and interfacial stabilization. This work presents an inspired and straightforward approach to promote a dendrite-free and wide-temperature rechargeable AZIBs energy storage system.

DOI 10.1007/s40820-025-01765-6

PMID 40353975

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