Stereoisomerism of multi-functional electrolyte additives for initially anodeless aqueous zinc metal batteries
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Stereoisomerism, arising from the distinctive spatial arrangements of atoms despite identical molecular formulae, often displays different chemical reactivities. Herein, we demonstrate how geometric isomerism of multifunctional electrolyte additives affects aqueous zinc metal batteries. Inspired by natural bacteria, we compared trans-butenedioic acid (fumaric acid) and its cis-isomer (maleic acid), revealing different hydrogen bonding dynamics and solvation environments, as confirmed by femtosecond transient absorption spectroscopy and computational simulations. The trans-isomer promotes the formation of favorable interfacial structures and ion pathways, improving Zn deposition reversibility and cycling stability. As a result, Zn symmetric cells showed stable plating/stripping for over 6150 h at 1 mA cm−2 and 1 mAh cm−2 and 1500 h at 5 mA cm−2 and 5 mAh cm−2. The Zn-predeposited Cu||MnVO full cells exhibited a capacity retention exceeding 70% after 1000 cycles at 2 A g−1, ultimately achieving over 270 cycles for initially anodeless Cu||zincated MnVO cells at a high current density of 30 mA cm−2. The application of the isomerism concept on the design of new electrolyte materials and associated solvated and interphasial chemistries offers a new pathway to the next generation of batteries. Stereoisomers can exhibit distinct chemical behaviors despite identical formulas. Here, the authors reveal how geometric isomers of electrolyte additives tailor solvation and interphasial chemistry, enhancing Zn-ion kinetics and long-term stability in aqueous zinc metal batteries.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Stereoisomerism of multi-functional electrolyte additives for initially anodeless aqueous zinc metal batteries
- Date Crossref
- 10/07/2025
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Sungkyunkwan University SKKU Institute of Energy Science and Technology (SIEST) pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Tsinghua University Department of Chemical EngineeringTsinghua pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Beijing Institute of Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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CIC energiGUNE pays non établi dans la noticeOrganisation à but non lucratif
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School of Chemical Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Advanced Research Institute of Multidisciplinary Science pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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SES AI Corp. pays non établi dans la noticeInstitution
SKKU Institute of Energy Science and Technology (SIEST) — Sungkyunkwan University, Department of Chemical EngineeringTsinghua — Tsinghua University et Beijing Institute of Technology, avec 4 autres affiliations.
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