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]
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
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
王青完成签到,获得积分10
1秒前
4秒前
123456完成签到 ,获得积分10
4秒前
畅快沛白发布了新的文献求助20
6秒前
ClutchFactor_3完成签到,获得积分10
7秒前
wqidoctor发布了新的文献求助30
8秒前
路痴完成签到,获得积分10
8秒前
10秒前
song完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
13秒前
14秒前
小天使海蒂完成签到 ,获得积分10
16秒前
mc发布了新的文献求助10
16秒前
小冉发布了新的文献求助10
16秒前
晶晶发布了新的文献求助10
17秒前
希灵黑碳发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
21秒前
kaiiiii完成签到,获得积分20
21秒前
22秒前
kaiiiii发布了新的文献求助10
27秒前
与桉完成签到,获得积分10
28秒前
Orange应助深情电脑采纳,获得10
29秒前
33秒前
33秒前
SciGPT应助平常的纹采纳,获得10
34秒前
34秒前
入弦发布了新的文献求助10
36秒前
123发布了新的文献求助10
37秒前
sakurayu发布了新的文献求助10
38秒前
39秒前
Stephen123完成签到,获得积分10
40秒前
40秒前
汉堡包应助Wqhao采纳,获得10
42秒前
魁梧的海秋应助hyx采纳,获得10
44秒前
王陈龙发布了新的文献求助10
44秒前
可爱的柜子应助自私的猫采纳,获得10
44秒前
斯文怪兽完成签到 ,获得积分10
47秒前
入弦完成签到,获得积分10
49秒前
高分求助中
The late Devonian Standard Conodont Zonation 2000
歯科矯正学 第7版(或第5版) 1004
Nickel superalloy market size, share, growth, trends, and forecast 2023-2030 1000
Semiconductor Process Reliability in Practice 1000
Smart but Scattered: The Revolutionary Executive Skills Approach to Helping Kids Reach Their Potential (第二版) 1000
Security Awareness: Applying Practical Cybersecurity in Your World 6th Edition 800
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 700
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 3240790
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2885503
关于积分的说明 8238924
捐赠科研通 2553931
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1382078
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 649461
邀请新用户注册赠送积分活动 625079