Amino‐Enabled Desolvation Sieving Effect Realizes Dendrite‐Inhibiting Thin Separator for Durable Aqueous Zinc‐Ion Batteries

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作者
Hong Ma,Jiaqi Yu,Minfeng Chen,Xiang Han,Jizhang Chen,Bo Liu,Siqi Shi
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (52) 被引量:75
标识
DOI:10.1002/adfm.202307384
摘要

Abstract The cyclability of aqueous zinc‐ion batteries is greatly influenced by Zn dendrites and parasitic reactions. Although separator modifications have proven to be effective in addressing these issues, most of the developed separators are too thick to meet practical requirements. Herein, an amino (−NH 2 )‐functionalized Zr‐based metal–organic framework (MOF), i.e., UiO‐66‐NH 2 , is incorporated into lignocellulose separator. The amino functional groups not only possess good zincophilicity but also strongly interact with H 2 O molecules through hydrogen bonding. Therefore, the abundant intersecting subnano‐sized channels within UiO‐66‐NH 2 act as desolvation sieves and facilitate the migration and uniform distribution of Zn 2+ ions. Even at a rather low thickness of 20 µm, the modified separator can significantly improve the reversibility of Zn electrochemistry and suppress water‐induced hydrogen evolution. With the use of this separator, the Zn electrodes demonstrate a working life exceeding 2000 h at a current density of 2 mA cm −2 with remarkable dendrite‐free characteristic and remain operationally viable under ultrahigh areal capacity of 25 mAh cm −2 . Additionally, the resultant Zn//MnO 2 battery provides superior rate capability and excellent cyclability. This study provides novel insights into the utilization of amino functional groups to inhibit unfavorable phenomena in aqueous batteries.
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