Tridentate citrate chelation towards stable fiber zinc-polypyrrole battery with hybrid mechanism

材料科学 聚吡咯 电解质 阳极 螯合作用 化学工程 纤维 无机化学 聚合物 复合材料 聚合 电极 物理化学 化学 工程类 冶金
作者
Na Wang,Shengli Zhai,Yuanyuan Ma,Xuehai Tan,Keren Jiang,Wenbin Zhong,Wenyao Zhang,Ning Chen,Weifeng Chen,Si‐Dian Li,Gaoyi Han,Zhi Li
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:43: 585-594 被引量:83
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2021.10.004
摘要

The persistent challenge in Zn-ion batteries is the decomposition of coordinated water around Zn2+-induced side reactions and dendrite growth on Zn anode, leading to short lifespans. This situation is even worse in fiber-shaped Zn-ion batteries (FZIBs). Their curved and complex surface structure makes it even challenging to stabilize Zn anode via existing strategies. Herein, we address this dilemma via cost-effective citrate anion (Cit3−) additives which work as a tridentate chelating agent to regulate electrolytes on the molecular level. Synchrotron X-ray absorption fine structure analyses reveal that Cit3− manipulates the solvation shell of Zn2+ by forming [ZnCit(H2O)3]− chelate complexes. Combining with density functional theory calculation, for the first time, we demonstrate that Cit3− facilitates dehydration in [ZnCit(H2O)3]−, passivates remaining coordinated water via mitigating HO bond (H2O) elongation by 77.7%, suppresses Zn2+ transfer kinetics, homogenizes Zn2+ distribution at interfaces, enabling ∼500% extended lifespan. Based on this, we developed high-performance FZIBs by coupling Zn/carbon fiber anodes with highly conductive polypyrrole/poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate fiber (∼3700 S cm−1) cathodes. Further mechanism study suggests that polypyrrole provides extra charge storage capacity by accommodating dual ions, i.e., Zn2+ and SO42−. The obtained quasi-solid-state FZIB possesses excellent performance for practical applications.
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
和谐的醉山完成签到,获得积分0
9秒前
9秒前
寻找组织完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
小破仁完成签到,获得积分10
11秒前
任性宇豪发布了新的文献求助10
14秒前
木棉完成签到,获得积分10
15秒前
orixero应助ice采纳,获得10
16秒前
17秒前
雪白阑悦完成签到,获得积分20
20秒前
任性宇豪完成签到,获得积分10
23秒前
草木完成签到,获得积分20
23秒前
慕青应助雪白阑悦采纳,获得10
27秒前
SciGPT应助DrLin采纳,获得10
28秒前
futianyu完成签到 ,获得积分0
28秒前
草木发布了新的文献求助10
28秒前
Jasperlee完成签到 ,获得积分10
28秒前
Daisy完成签到 ,获得积分10
37秒前
科研牛马完成签到 ,获得积分10
37秒前
warden完成签到 ,获得积分10
39秒前
41秒前
小九九完成签到 ,获得积分10
45秒前
1281440966完成签到,获得积分10
45秒前
DrLin完成签到 ,获得积分10
46秒前
雪白阑悦发布了新的文献求助10
46秒前
wangzhenghua完成签到 ,获得积分10
47秒前
LIJIngcan完成签到 ,获得积分10
53秒前
不知完成签到 ,获得积分10
53秒前
邢哥哥完成签到,获得积分10
53秒前
阿良完成签到 ,获得积分10
55秒前
文刀刘完成签到 ,获得积分10
57秒前
小杨完成签到,获得积分10
58秒前
Zhanghao完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
夕阳下仰望完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ice发布了新的文献求助10
1分钟前
今天开心吗完成签到 ,获得积分10
1分钟前
wuju完成签到,获得积分10
1分钟前
甜美追命发布了新的文献求助10
1分钟前
青菜完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
Brittle fracture in welded ships 1000
King Tyrant 600
Laryngeal Mask Anesthesia: Principles and Practice. 2nd ed 500
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5565186
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4650012
关于积分的说明 14689551
捐赠科研通 4591914
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2519388
邀请新用户注册赠送积分活动 1491921
关于科研通互助平台的介绍 1463136