Polymer hetero-electrolyte enabled solid-state 2.4-V Zn/Li hybrid batteries

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作者
Ze Chen,Tairan Wang,Zhuoxi Wu,Yue Hou,Ao Chen,Yanbo Wang,Zhaodong Huang,Oliver G. Schmidt,Minshen Zhu,Jun Fan,Chunyi Zhi
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:15 (1): 3748-3748 被引量:13
标识
DOI:10.1038/s41467-024-47950-w
摘要

Abstract The high redox potential of Zn 0/2+ leads to low voltage of Zn batteries and therefore low energy density, plaguing deployment of Zn batteries in many energy-demanding applications. Though employing high-voltage cathode like spinel LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 can increase the voltages of Zn batteries, Zn 2+ ions will be immobilized in LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 once intercalated, resulting in irreversibility. Here, we design a polymer hetero-electrolyte consisting of an anode layer with Zn 2+ ions as charge carriers and a cathode layer that blocks the Zn 2+ ion shuttle, which allows separated Zn and Li reversibility. As such, the Zn‖LNMO cell exhibits up to 2.4 V discharge voltage and 450 stable cycles with high reversible capacity, which are also attained in a scale-up pouch cell. The pouch cell shows a low self-discharge after resting for 28 days. The designed electrolyte paves the way to develop high-voltage Zn batteries based on reversible lithiated cathodes.
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