An Ion‐Sieving Janus Separator toward Planar Electrodeposition for Deeply Rechargeable Zn‐Metal Anodes

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作者
Xiaotan Zhang,Jiangxu Li,Kaiwen Qi,Yongqiang Yang,Dongyan Liu,Tianqi Wang,Shuquan Liang,Bingan Lu,Yongchun Zhu,Jiang Zhou
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (38): e2205175-e2205175 被引量:234
标识
DOI:10.1002/adma.202205175
摘要

The irregular and random electrodeposition of zinc has emerged as a non-negligible barrier for deeply rechargeable aqueous zinc (Zn)-ion batteries (AZIBs), yet traditional texture regulation of the Zn substrate cannot continuously induce uniform Zn deposition. Here, a Janus separator is constructed via parallelly grown graphene sheets modified with sulfonic cellulose on one side of the commercial glass fiber separator through the spin-coating technique. The Janus separator can consistently regulate Zn growth toward a locked crystallographic orientation of Zn(002) texture to intercept dendrites. Furthermore, the separator can spontaneously repel SO4 2- and anchor H+ while allowing effective transport of Zn2+ to alleviate side reactions. Accordingly, the Zn symmetric cell harvests a long-term lifespan over 1400 h at 10 mA cm-2 /10 mAh cm-2 and endures stable cycling over 220 h even at a high depth of discharge (DOD) of 56%. The Zn/carbon nanotube (CNT)-MnO2 cell achieves an outstanding capacity retention of 95% at 1 A g-1 after 1900 cycles. Furthermore, the Zn/NH4 V4 O10 pouch cell with a Janus separator delivers an initial capacity of 178 mAh g-1 and a high capacity retention of 87.4% after 260 cycles. This work provides a continuous regulation approach to achieve crystallographic homogeneity of the Zn anode, which can be suitable for other metal batteries.
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