Gyroid Liquid Crystals as Quasi-Solid-State Electrolytes Toward Ultrastable Zinc Batteries

材料科学 小旋翼机 电解质 离子电导率 电导率 电化学 快离子导体 纳米技术 化学工程 电极 化学 聚合物 复合材料 共聚物 物理化学 工程类
作者
Long Su,Fei Lü,Yanrui Li,Yuanqi Wang,Xia Li,Liqiang Zheng,Xinpei Gao
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (10): 7633-7643 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c00593
摘要

The potential for optimizing ion transport through triply periodic minimal surface (TPMS) structures renders promising electrochemical applications. In this study, as a proof-of-concept, we extend the inherent efficiency and mathematical beauty of TPMS structures to fabricate liquid-crystalline electrolytes with high ionic conductivity and superior structural stability for aqueous rechargeable zinc-ion batteries. The specific topological configuration of the liquid-crystalline electrolytes, featuring a Gyroid geometry, enables the formation of a continuous ion conduction pathway enriched with confined water. This, in turn, promotes the smooth transport of charge carriers and contributes to high ionic conductivity. Meanwhile, the quasi-solid hydrophobic phase assembled by hydrophobic alkyl chains exhibits notable rigidity and toughness, enabling uniform and compact dendrite-free Zn deposition. These merits synergistically enhance the overall performance of the corresponding full batteries. This work highlights the distinctive role of TPMS structures in developing high-performance, liquid-crystalline electrolytes, which can provide a viable route for the rational design of next-generation quasi-solid-state electrolytes.
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