Eco-Friendly Lignocellulosic Gel Polymer Electrolyte for Aqueous Zinc Energy Storage Devices

过电位 水溶液 电解质 成核 化学工程 超级电容器 聚合物 化学 无机化学 电化学 有机化学 电极 工程类 物理化学
作者
He Zheng,Yun Huang,Ling Zhao,Xinpeng Li,Jiapin Liu,Chengwei Li,Jiepeng Chen,Xi Xu,Xing Li,Mingshan Wang,Yuanhua Lin
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:10 (38): 12751-12762 被引量:52
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.2c03653
摘要

Uncontrolled dendrite growth and worse side reactions shorten the life span of aqueous zinc energy storage devices and limit their practical application. Herein, we report for the first time a high-performance lignocellulosic gel polymer aqueous electrolyte (LC-GPAE) with abundant polar functional groups. The strong interaction between Zn2+ and polar functional groups inside LC-GPAE can weaken the solvation of Zn2+ with water, thus reducing the desolvation activation energy of [Zn(H2O)6]2+ and improving the kinetics of Zn2+ in the stripping/plating process. It is mainly reflected in the high ion conductivity (6.3 mS cm–1 at 30 °C), high Zn2+ transference number (tZn2+ = 0.44), and lower nucleation overpotential (58 mV). Under the action of LC-GPAE, the growth direction of Zn dendrites tends to be gentle and smooth, avoiding the penetration effect. Impressively, a Zn//Zn symmetric battery with LC-GPAE maintains stable operation over 2000 h at 1 mA cm–2 with a capacity of 1 mAh cm–2, and a Zn//AC hybrid supercapacitor with LC-GPAE continuously runs over 12,500 cycles at 1 A g–1 (retention rate 84.4%).
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