Synergistic Lewis Acid-Base pair electrolyte Configuration enables reversible zinc anode via multiple electrostatic interactions
Notice bibliographique
Résumé
A synergistic Lewis acid-base pair additive, combining citric acid and caffeine, enhances electrochemical performance in aqueous zinc-ion batteries. The tailored additive reconfigures hydrogen bonding for improved Zn 2+ de-solvation, restricts active water, meanwhile co-adsorbs on the zinc anode, suppressing side reactions and promoting uniform Zn 2+ deposition, offering a cost-effective solution to the limitations of single additive. • An innovative Lewis acid-base pair (LABP) additive strategy was first proposed. • Strengthened hydrogen bonds between LABP and active water facilities Zn 2+ dynamics. • LABP adsorbs synergistically onto the zinc surface, forming an LABP-anode interface. • Electrostatic interactions among LABP components, H 2 O, and zinc ensure performance. Aqueous zinc batteries hold significant promise for grid-level energy storage due to low cost and high safety, but dendrite growth and water-induced side reactions limit widespread adoption. Electrolyte additives have emerged as a feasible solution, yet commonly used Lewis-acids, Lewis-bases or zwitterions often lack cost-effectiveness and rational design. Here, we introduce a synergic Lewis acid-base pair (LABP) additive, combining citric acid and caffeine, to address these challenges. While citric acid and caffeine individually causes corrosion and precipitation, together they leverage electrostatic interactions to stabilize the electrolyte by reconfiguring hydrogen bonding to impede proton transport, different from prior additives with first-shell coordination features. Additionally, the additive enhances the LABP co-chemisorbed anode interphase and improves zinc deposition via multiple H 2 O-shielded nucleation sites, as evidenced by experiments and computational simulations. Consequently, the LABP achieves 99.80 % coulombic efficiency in half cells and enables stable operation for 2,800 h at 1.0 mA cm −2 in symmetric cells. In practical zinc-iodine full cells, the LABP extends cycle life to over 680 cycles with high-loading cathodes (13 mg cm −2 ), low N/P ratio (2.6), and lean electrolyte, significantly outperforming cells without the additive. This LABP approach provides new avenues for electrolyte design in zinc-ion and other battery systems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».