3D printing of fast kinetics reconciled ultra-thick cathodes for high areal energy density aqueous Li–Zn hybrid battery

材料科学 电极 储能 电池(电) 阴极 纳米技术 面积密度 扩散 化学工程 阳极 重量分析 离子 复合材料 化学 功率(物理) 物理 有机化学 物理化学 量子力学 工程类 热力学
作者
Hanna He,Dan Luo,Li Zeng,Jun He,Xiaolong Li,Huaibo Yu,Chuhong Zhang
出处
期刊:Science Bulletin [Elsevier BV]
卷期号:67 (12): 1253-1263 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.scib.2022.04.015
摘要

The limitation of areal energy density of rechargeable aqueous hybrid batteries (RAHBs) has been a significant longstanding problem that impedes the application of RAHBs in miniaturized energy storage. Constructing thick electrodes with optimized geometrical properties is a promising strategy for achieving high areal energy density, but the sluggish ion/electron transfer and poor mechanical stability, as well as the increased electrode thickness, itself present well-known problems. In this work, a 3D printing technique is introduced to construct an ultra-thick lithium iron phosphate (LFP)/carboxylated carbon nanotube (CNT)/carboxyl terminated cellulose nanofiber (CNF) composite electrode with uncompromised reaction kinetics for high areal energy density Li-Zn RAHBs. The uniformly dispersed CNTs and CNFs form continuous interconnected 3D networks that encapsulate LFP nanoparticles, guaranteeing fast electron transfer and efficient stress relief as the electrode thickness increases. Additionally, multistage ion diffusion channels generated from the hierarchical porous structure assure accelerated ion diffusion. As a result, LFP/Zn hybrid pouch cells assembled with 3D printed electrodes deliver a well-retained reversible gravimetric capacity of about 143.5 mAh g-1 at 0.5 C as the electrode thickness increases from 0.52 to 1.56 mm, and establish a record-high areal energy density of 5.25 mWh cm-2 with an impressive utilization of active material up to 30 mg cm-2 for an ultra-thick (2.08 mm) electrode, which outperforms almost all reported zinc-based hybrid-ion and single-ion batteries. This work opens up exciting prospects for developing high areal energy density energy storage devices using 3D printing.
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
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
咳炎泥马完成签到,获得积分10
刚刚
精明芷巧完成签到 ,获得积分10
1秒前
咕咕咕发布了新的文献求助10
2秒前
chenxi完成签到 ,获得积分10
2秒前
最棒哒完成签到 ,获得积分10
3秒前
modesty发布了新的文献求助10
3秒前
木木完成签到 ,获得积分10
4秒前
5秒前
不想太多发布了新的文献求助20
5秒前
研友_ZGD9o8完成签到,获得积分10
6秒前
项听蓉完成签到,获得积分10
6秒前
ayayaya完成签到,获得积分10
7秒前
Eton完成签到,获得积分10
7秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
Oo。完成签到,获得积分10
8秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
英姑应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
江澄完成签到,获得积分10
8秒前
xzy998应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
Lucas应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
8秒前
10秒前
10秒前
喜悦寒凝完成签到,获得积分10
10秒前
科研通AI2S应助modesty采纳,获得10
10秒前
QP完成签到,获得积分10
10秒前
鹏N完成签到,获得积分10
10秒前
qing完成签到,获得积分10
11秒前
知否完成签到 ,获得积分0
11秒前
小透明发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
发酒疯很方便吃完成签到,获得积分10
11秒前
逢强必赢完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
科演小能手完成签到,获得积分10
15秒前
xiaoman完成签到,获得积分10
15秒前
搞怪人雄完成签到,获得积分10
15秒前
负责凛完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Coking simulation aids on-stream time 450
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
Novel Preparation of Chitin Nanocrystals by H2SO4 and H3PO4 Hydrolysis Followed by High-Pressure Water Jet Treatments 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 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 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4015806
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3555777
关于积分的说明 11318714
捐赠科研通 3288911
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1812318
邀请新用户注册赠送积分活动 887882
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 812027