Realizing Lean‐Electrolyte Zinc‐Ion Batteries via An Ultrathin and Cost‐Effective Separator

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作者
Yurou Wu,Meilan Xie,Kai Fu,Zhendong Li,Huixin Shi,Jiarui Zhang,Lihan Wang,Yun-Liang Jiang,Cai‐ling Liu,Dui Ma,Hongbo Huang,Fanyan Zeng,Yaqi Liao,Han Liu,Yang Ren,Xiao Liang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (28) 被引量:4
标识
DOI:10.1002/adfm.202527567
摘要

Abstract Ultrathin separators accompanied with lean electrolyte conditions are highly desirable for developing high‐energy‐density aqueous Zn‐ion batteries (AZIBs). Herein, a 10 µm separator (PGZ) is designed via a facile and cost‐effective strategy. Experiments and theoretical simulations demonstrated that high polar β ‐PVDF in PGZ separator permits rapid Zn 2+ transfer while blocking OTf – , I 3 – , I 5 – , and H 2 O, effectively homogenizing the Zn 2+ flux, preventing polyiodide shuttle, and suppressing parasitic reactions. Moreover, the ultrathin separator enables a reduced electrolyte usage to 2 µL mg −1 , significantly increasing the energy density. Consequently, Zn/Zn symmetric cells with the PGZ separator stably cycle for 3500 h at 0.5 mA cm −2 @0.5 mAh cm −2 . The Zn/I 2 full cells exhibit ultralong cyclic stability over 23 000 cycles at 5C (≈240 days). Even at harsh conditions of high I 2 loading (10.4 mg cm −2 ), low E/A ratio (2 µL mg −1 , electrolyte volume per active material), and low N/P ratio (3.9), superior cycling performance (2750 cycles with 93.1% capacity retention) and high gravimetric energy density (129.7 Wh kg −1 ) are obtained. This work presents a simple and cost‐effective strategy for designing ultrathin separators for achieving stable lean‐electrolyte and high‐energy‐density AZIBs.
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