Improvements and Challenges of Hydrogel Polymer Electrolytes for Advanced Zinc Anodes in Aqueous Zinc-Ion Batteries

材料科学 阳极 水溶液 电偶阳极 电解质 聚合物 电化学 分子 无机化学 化学工程 化学 冶金 阴极保护 电极 有机化学 复合材料 工程类 物理化学
作者
Huili Peng,Dongdong Wang,Fenglong Zhang,Lishan Yang,Xiaolei Jiang,Kaiyuan Zhang,Zhao Qian,Jian Yang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (33): 21779-21803 被引量:153
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c06502
摘要

Aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) are widely regarded as desirable energy storage devices due to their inherent safety and low cost. Hydrogel polymer electrolytes (HPEs) are cross-linked polymers filled with water and zinc salts. They are not only widely used in flexible batteries but also represent an ideal electrolyte candidate for addressing the issues associated with the Zn anode, including dendrite formation and side reactions. In HPEs, an abundance of hydrophilic groups can form strong hydrogen bonds with water molecules, reducing water activity and inhibiting water decomposition. At the same time, special Zn2+ transport channels can be constructed in HPEs to homogenize the Zn2+ flux and promote uniform Zn deposition. However, HPEs still face issues in practical applications, including poor ionic conductivity, low mechanical strength, poor interface stability, and narrow electrochemical stability windows. This Review discusses the issues associated with HPEs for advanced AZIBs, and the recent progresses are summarized. Finally, the Review outlines the opportunities and challenges for achieving high performance HPEs, facilitating the utilization of HPEs in AZIBs.
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