A hierarchical porous tin host for dendrite-free, highly reversible zinc anodes

阳极 多孔性 材料科学 枝晶(数学) 化学工程 寄主(生物学) 电极 冶金 化学 复合材料 生物 数学 工程类 物理化学 生态学 几何学
作者
Qinping Jian,Zixiao Guo,Leicheng Zhang,Maochun Wu,Tianshou Zhao
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:425: 130643-130643 被引量:76
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.130643
摘要

Metallic zinc (Zn), featuring high specific capacity, low redox potential, and low cost, is a promising anode material for next-generation rechargeable aqueous batteries. However, Zn anodes suffer from the dendrite formation and side reactions during the plating/stripping process, which severely hinder their practical applications. To simultaneously address these issues, we create a hierarchical porous framework by electroless plating a conformal nanoporous tin (Sn) layer on a copper (Cu) mesh as a host (NSH) for the Zn anode. Both experimental and numerical results reveal that the newly developed NSH offers abundant Zn nucleation sites, homogenizes both the ion flux and electric field at the electrode surface, and suppresses side reactions with the high hydrogen evolution reaction overpotential of Sn, thus leading to dendrite-free Zn deposition and a highly reversible plating/stripping process. As a result, the asymmetric Zn||NSH cell achieves a coulombic efficiency (CE) of 99.0% for over 200 cycles at 2 mA cm−2. The cell with the pristine Cu mesh host (PCH), in comparison, exhibits a CE of 97.7% and suffers from short-circuits after 50 cycles. Moreover, the Zn@NSH anode enables the Zn-MnO2 full cell to deliver a high capacity of 164 mAh g−1 and maintain a retention rate of 86.2% after 1200 cycles at 1 A g−1. By contrast, the capacity of the cell with the Zn@PCH anode decays to 55.2 mAh g−1 after 800 cycles, corresponding to a retention rate of 38.1%. This work opens a new avenue to develop advanced three-dimensional Zn metal anodes for high-performance rechargeable aqueous batteries.
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
李多卡因完成签到,获得积分10
2秒前
长情立诚发布了新的文献求助10
2秒前
小蘑菇应助浩天采纳,获得10
3秒前
追风少年发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
天天快乐应助奋斗哈基米采纳,获得10
6秒前
6秒前
dyfsj完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
8秒前
小二郎应助lql采纳,获得10
8秒前
deway发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
胡瓜拌凉皮完成签到,获得积分10
13秒前
Dryuwei发布了新的文献求助10
14秒前
小成完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
大力凝竹关注了科研通微信公众号
15秒前
大漠谣发布了新的文献求助10
16秒前
welcome应助科研通管家采纳,获得20
16秒前
vlots应助科研通管家采纳,获得60
16秒前
16秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
Fortune应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得30
16秒前
ding应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
Xin发布了新的文献求助10
17秒前
尉迟希望应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
研究生end应助科研通管家采纳,获得150
17秒前
17秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
111应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
研究生end应助科研通管家采纳,获得150
17秒前
18秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
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
Acute Mountain Sickness 2000
Cowries - A Guide to the Gastropod Family Cypraeidae 1200
Handbook of Milkfat Fractionation Technology and Application, by Kerry E. Kaylegian and Robert C. Lindsay, AOCS Press, 1995 1000
Methane Conversion Routes 500
Textbook of Neonatal Resuscitation ® 500
Why Neuroscience Matters in the Classroom 500
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 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5049033
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4277220
关于积分的说明 13332861
捐赠科研通 4091809
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2239278
邀请新用户注册赠送积分活动 1246133
关于科研通互助平台的介绍 1174771