Electrospun polyacrylonitrile/silica separator with high mechanical strength and electrolyte affinity for aqueous zinc-ion batteries

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作者
Fuhai Wu,Buke Wu,Yongbiao Mu,Linfeng Zou,Jiafeng He,Ming Yang,Lin Zeng
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier]
卷期号:597: 234177-234177 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2024.234177
摘要

Aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) have gained significant attention due to their intrinsic safety and high capacity. The separator plays a crucial role in high-performance AZIBs. However, the conventional glass fiber (GF) separator with poor mechanical strength suffers from the penetration of zinc dendrites. In this study, we fabricate a polyacrylonitrile/silica composite separator by electrospinning and rolling process. Particularly, we have analyzed the effect of silica loading on physicochemical properties of separators. An optimal content of 30 wt% is achieved, and the separator is denoted as PSO-30. The PSO-30 separator possesses a high mechanical strength of 7.10 MPa, which is 37 times that of GF (0.168 MPa), enabling effective resistance against zinc dendrites. Furthermore, the PSO-30 separator demonstrates competitive ionic conductivity (16.07 mS cm−1), facilitating zinc deposition kinetics. As a result, the symmetric cell with PSO-30 separator exhibits exceptional cycle life exceeding 1150 h at 0.5 mA cm−2. Moreover, the PSO-30 separator improves the energy density and capacity retention of Zn//V2O5 (292 mAh g−1 with a capacity retention of 83.2 %) and Zn//MnO2 (197 mAh g−1 with a capacity retention of 88.9 %) full cells, demonstrating its potential application in AZIBs. This study contributes to developing advanced separators for ultra-stable and high-performance AZIBs.
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