清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Fine Tuning Water States in Hydrogels for High Voltage Aqueous Batteries

自愈水凝胶 电解质 超亲水性 水溶液 化学工程 材料科学 聚合物 电化学 单体 超分子化学 离子键合 纳米技术 高分子化学 分子 化学 离子 电极 有机化学 润湿 复合材料 物理化学 工程类
作者
Chuan Li,Xiaohong Zhu,Donghong Wang,Shuo Yang,Rong Zhang,Pei Li,Jun Fan,Hongfei Li,Chunyi Zhi
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (4): 3101-3114 被引量:28
标识
DOI:10.1021/acsnano.3c08398
摘要

Hydrogels are widely used as quasi-solid-state electrolytes in aqueous batteries. However, they are not applicable in high-voltage batteries because the hydrogen evolution reaction cannot be effectively suppressed even when water is incorporated into the polymer network. Herein, by profoundly investigating the states of water molecules in hydrogels, we designed supramolecular hydrogel electrolytes featuring much more nonfreezable bound water and much less free water than that found in conventional hydrogels. Specifically, two strategies are developed to achieve this goal. One strategy is adopting monomers with a variety of hydrophilic groups to enhance the hydrophilicity of polymer chains. The other strategy is incorporating zwitterionic polymers or polymers with counterions as superhydrophilic units. In particular, the nonfreezable bound water content increased from 0.129 in the conventional hydrogel to >0.4 mg mg–1 in the fabricated hydrogels, while the free water content decreased from 1.232 to ∼0.15 mg mg–1. As a result, a wide electrochemical stability window of up to 3.25 V was obtained with the fabricated hydrogels with low concentrations of incorporated salts and enhanced hydrophilic groups or superhydrophilic groups. The ionic conductivities achieved with our developed hydrogel electrolytes were much higher than those in the conventional highly concentrated salt electrolytes, and their cost is also much lower. The designed supramolecular hydrogel electrolytes endowed an aqueous K-ion battery (AKIB) system with a high voltage plateau of 1.9 V and contributed to steady cycling of the AKIB for over 3000 cycles. The developed supramolecular hydrogel electrolytes are also applicable to other batteries, such as aqueous lithium-ion batteries, hybrid sodium-ion batteries, and multivalent-ion aqueous batteries, and can achieve high voltage output.
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
沙海沉戈完成签到,获得积分0
5秒前
无悔完成签到 ,获得积分10
8秒前
28秒前
负责以山完成签到 ,获得积分10
30秒前
zzzzz发布了新的文献求助10
33秒前
烟雨江南完成签到,获得积分10
36秒前
wyh295352318完成签到 ,获得积分10
50秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
59秒前
zzzzz完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
刘刘完成签到 ,获得积分10
2分钟前
hyxu678完成签到,获得积分10
2分钟前
雷小牛完成签到 ,获得积分10
2分钟前
小蝴蝶完成签到,获得积分20
2分钟前
2分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
2分钟前
小蝴蝶发布了新的文献求助10
2分钟前
Binggo完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
3分钟前
搞怪莫茗发布了新的文献求助10
3分钟前
Lillianzhu1完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
淡定的幻枫完成签到 ,获得积分10
4分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
4分钟前
yao完成签到 ,获得积分10
4分钟前
幸福的鑫鹏完成签到 ,获得积分10
4分钟前
4分钟前
搞怪莫茗完成签到,获得积分10
4分钟前
典雅的荣轩完成签到,获得积分10
4分钟前
搞怪莫茗发布了新的文献求助10
4分钟前
CJY完成签到 ,获得积分10
5分钟前
天天开心完成签到 ,获得积分10
5分钟前
半糖去冰小丫丫完成签到,获得积分10
5分钟前
害羞的雁易完成签到 ,获得积分10
5分钟前
量子星尘发布了新的文献求助50
6分钟前
6分钟前
冷傲半邪完成签到,获得积分10
6分钟前
司空天德发布了新的文献求助10
6分钟前
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 4015363
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3555313
关于积分的说明 11317959
捐赠科研通 3288629
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1812284
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 811983