A Low‐Cost Quasi‐Solid‐State “Water‐in‐Swelling‐Clay” Electrolyte Enabling Ultrastable Aqueous Zinc‐Ion Batteries

材料科学 电解质 阳极 化学工程 肿胀 的 水溶液 电化学 无机化学 电极 复合材料 化学 冶金 有机化学 物理化学 工程类
作者
Siyu Tian,Taesoon Hwang,Sina Malakpour Estalaki,Yafen Tian,Long Zhou,Tye Milazzo,Seunghyun Moon,Shiwen Wu,Ruda Jian,Kenneth J. Balkus,Tengfei Luo,Kyeongjae Cho,Guoping Xiong
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:13 (30) 被引量:53
标识
DOI:10.1002/aenm.202300782
摘要

Abstract The poor reversibility of Zn metal anodes arising from water‐induced parasitic reactions poses a significant challenge to the practical applications of aqueous zinc‐ion batteries (AZIBs). Herein, a novel quasi‐solid‐state “water‐in‐swelling‐clay” electrolyte (WiSCE) containing zinc sulfate and swelling clay, bentonite (BT), is designed to enable highly reversible Zn metal anodes. AZIB full cells based on the WiSCE exhibit excellent cyclic stability at various current densities, long shelf life, low self‐discharge rate, and outstanding high‐temperature adaptability. Particularly, the capacity of WiSCE‐based AZIB full cells retains 90.47% after 200 cycles at 0.1 A g −1 , 96.64% after 2000 cycles at 1 A g −1 , and 88.29% after 5000 cycles at 3 A g −1 . Detailed density functional theory calculations show that strong hydrogen bonds are formed between BT and water molecules in the WiSCE. Thus, water molecules are strongly confined by BT, particularly within the interlayers, which significantly inhibits water‐induced parasitic reactions and greatly improves cyclic stability. Compared to the state‐of‐the‐art “water‐in‐salt” electrolytes, the WiSCE can provide a significantly higher capacity at the full‐cell level with a substantially reduced cost, which is promising for the design of next‐generation high‐performance AZIBs. This work provides a new direction for developing cost‐competitive AZIBs as alternatives to grid‐scale energy storage.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
归尘发布了新的文献求助30
2秒前
3秒前
3秒前
呼延子默完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.4应助渊_采纳,获得10
5秒前
zhangyuqi完成签到,获得积分10
5秒前
暖暖圆圆完成签到 ,获得积分10
5秒前
闫霄溯应助可爱的储采纳,获得30
6秒前
安雯完成签到,获得积分10
6秒前
lougic发布了新的文献求助10
7秒前
Camellia发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
11发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
beibei完成签到,获得积分20
9秒前
王子一发布了新的文献求助10
10秒前
Alien发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
seramoni发布了新的文献求助10
12秒前
小刘完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
碧蓝翅膀完成签到 ,获得积分10
13秒前
14秒前
ontheway发布了新的文献求助10
14秒前
SciGPT应助渊_采纳,获得10
14秒前
活泼的稀发布了新的文献求助10
14秒前
bkagyin应助上岸采纳,获得10
14秒前
14秒前
文静的冥王星完成签到,获得积分10
16秒前
11完成签到,获得积分10
16秒前
相信光发布了新的文献求助10
17秒前
蜚英腾茂发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
19秒前
19秒前
...00发布了新的文献求助10
19秒前
plasticice完成签到,获得积分20
19秒前
天真烧鹅完成签到,获得积分10
19秒前
Orange应助皛宁采纳,获得10
20秒前
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Römisch-Germanische Forschungen 1000
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
Electric machines: theory, operating applications, and controls 500
The Analytical and Numerical Solution of Electric and Magnetic Fields 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7603656
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9179479
关于积分的说明 19659030
捐赠科研通 7178773
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3269194
关于科研通互助平台的介绍 2433313
邀请新用户注册赠送积分活动 2263165