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Yatao Yan
Author with expertise in Aqueous Zinc-Ion Battery Technology
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Tailoring Versatile Cathodes and Induced Anodes for Zn–Se Batteries: Anisotropic Orientation of Tin‐Based Materials within Bowl‐In‐Ball Carbon

Xiaoyu Wu et al.May 31, 2024
The advancement of Zn-Se batteries has been hindered by significant challenges, such as the sluggish kinetics of Se cathodes, limited Se loading, and uncontrollable formation of Zn dendrites. In this study, a bidirectional optimization strategy is devised for both cathode and anode to bolster the performance of Zn-Se batteries. A novel bowl-in-ball structured carbon (BIBCs) material is synthesized to serve as a nanoreactor, in which tin-based materials are grown and derived in situ to construct cathodes and anodes. Within the cathode, the multifunctional host material (SnSe@BIBCs) exhibits large adsorption capacity for selenium, and demonstrates supreme catalytic properties and spatially confined characteristics toward the selenium reduction reaction (SeRR). On the anode, Sn@BIBCs displays triple-induced properties, including the zincophilic of the internal metallic Sn, the homogenized spatial electric field from the 3D spatial structure, and the curvature effect of the bowl-shaped carbon. Collectively, these factors induce preferential nucleation of Zn, ensuring its uniform deposition. As a result, the integrated Zn-Se battery system achieves a remarkable specific capacity of up to 603 mAh g