Intrinsic Hydrogen‐Bond Donors‐Lined Organophosphate Superionic Nanochannels Levering High‐Rate‐Endurable Aqueous Zn Batteries

材料科学 阳极 过电位 水溶液 氢键 密度泛函理论 纳米技术 无机化学 化学工程 电化学 物理化学 计算化学 有机化学 分子 电极 化学 工程类
作者
Jiangfeng He,Yongchao Tang,Guigui Liu,Hongqing Li,Minghui Ye,Yufei Zhang,Qi Yang,Xiaoqing Liu,Chengchao Li
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:12 (46) 被引量:49
标识
DOI:10.1002/aenm.202202661
摘要

Abstract Organic/inorganic hybrid artificial functional layer (AFL) designs of Zn anode have witnessed good progress in stabilizing the Zn anode. However, such processes remain uncapable of simultaneously providing durable protection and fast Zn 2+ migration, especially in high‐rate scenarios. Herein, intrinsic hydrogen‐bond donor (HBD)‐lined organophosphate superionic nanochannels are initially engineered to address this challenge. Due to unique ordered nanochannels with a smaller diameter than that of hydrated Zn 2+ ions and polyanions, hydroxymethyl Zn phosphates (Zn(O 3 PCH 2 OH, ZnOPC) are first considered for AFL design. The small size can provide an interception for polyanions. Density functional theory calculation indicates that ZnOPC nanochannels possess a 35% lower Zn 2+ migration energy barrier than conventional Zn phosphate, highly consistent with tested results. Additionally, as HBDs, rich ‐CH 2 OH groups located at nanochannels impose a targeted hydrogen‐bonding interaction with water molecules. Consequently, at an ultrahigh current density up to 50 mA cm −2 , the Zn@ZnOPC anode shows a 36% lower overpotential than that of the bare Zn anode. As‐assembled Zn @ ZnOPC//NaV 3 O 8 · 1.5H 2 O full cells exhibit an ultralong lifespan of 20 000 cycles at 20 A g −1 , with a low capacity‐decay of 0.016% per cycle. This work features a targeted hydrogen bonding‐enhanced desolvation effect occurring in organophosphate superionic nanochannels, which would enlighten to explore reliable fast‐charging aqueous batteries.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
刚刚
1秒前
2秒前
shl应助baniu采纳,获得50
3秒前
微微完成签到 ,获得积分10
3秒前
hhh12138发布了新的文献求助30
3秒前
4秒前
4秒前
哭泣若翠完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
香蕉觅云应助小鬼丶采纳,获得10
4秒前
行走的车完成签到,获得积分20
6秒前
一晃儿给一晃儿的求助进行了留言
6秒前
7秒前
小吴发布了新的文献求助10
7秒前
汪进辉_Will完成签到,获得积分10
9秒前
茹茹发布了新的文献求助10
10秒前
核桃核桃发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
tt发布了新的文献求助10
12秒前
大牛牛发布了新的文献求助10
13秒前
傻傻的如之完成签到,获得积分10
14秒前
choyng发布了新的文献求助10
14秒前
17秒前
淡淡的小蜜蜂完成签到,获得积分20
18秒前
18秒前
18秒前
Akim应助jochimchan采纳,获得10
19秒前
Singularity应助核桃核桃采纳,获得10
19秒前
priscilla完成签到 ,获得积分10
21秒前
为鹅蛋完成签到 ,获得积分10
22秒前
被雨穿透发布了新的文献求助10
22秒前
起风了发布了新的文献求助10
23秒前
23秒前
朴实平萱发布了新的文献求助10
24秒前
是氓呀完成签到,获得积分10
25秒前
25秒前
青鸭完成签到,获得积分10
25秒前
茺蔚子发布了新的文献求助10
26秒前
27秒前
高分求助中
Lire en communiste 1000
Ore genesis in the Zambian Copperbelt with particular reference to the northern sector of the Chambishi basin 800
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 700
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 700
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
Evolution 3rd edition 500
Die Gottesanbeterin: Mantis religiosa: 656 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3171135
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2822063
关于积分的说明 7937837
捐赠科研通 2482500
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1322565
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 633669
版权声明 602627