Zn Stripping and Plating Behavior in ZnSO<sub>4</sub>, Zn(ClO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>, and ZnCl<sub>2</sub> as a Function of Current Density and Capacity
Notice bibliographique
Résumé
Zinc-ion batteries (ZIBs), as a promising solution for stationary electricity storage, are receiving significant attention. However, challenges at the zinc electrode, such as dendrite formation, the hydrogen evolution reaction (HER) and by-product formation, severely restrict the cyclability and practical application of ZIBs. Understanding the stripping and plating behavior of zinc in different electrolytes may help reveal the root causes and aid in solving these issues while providing solutions. ZnSO 4 , ZnCl 2 and Zn(ClO 4 ) 2 are common aqueous electrolytes for ZIBs and are evaluated in this study. The objective is to explore the stripping and plating mechanisms of Zn in the three electrolytes under various current densities (0.5 to 5 mA cm -2 ) and areal capacities (0.5 to 5 mAh cm -2 ). Characterization techniques, such as electrochemical testing, electron microscopy and X-ray diffraction (XRD), along with theoretical simulations, including density functional theory (DFT) and molecular dynamics, are employed to investigate the mechanisms during cycling. Preliminary results indicate that Zn tends to deposit on protruding surface features for all three electrolytes, with the morphology of the plated zinc depending on the test conditions. Differences in by-product morphology, the adhesion of plated zinc to the zinc electrode, the amount of by-product formation and zinc stripping behavior in the electrolytes are assessed. The by-products formed on cycled Zn electrodes in all three electrolytes have a plate-like shape; the by-products are thicker for plating/stripping in ZnCl 2 compared with ZnSO 4 and Zn(ClO 4 ) 2 . There is better adhesion of by-products to the metal surface for plating/stripping in Zn(ClO 4 ) 2 . DFT simulations show that SO 4 2- has a higher adsorption energy on the zinc surface compared with ClO 4 2- and Cl - , indicating a lower likelihood of water-induced side reactions in ZnSO 4 . Additionally, a larger proportion of zinc plated during a previous plating cycle is stripped during the subsequent stripping reaction in ZnSO 4 and ZnCl 2 .
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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