Designing Anti‐Swelling Nanocellulose Separators with Stable and Fast Ion Transport Channels for Efficient Aqueous Zinc‐Ion Batteries

材料科学 分离器(采油) 化学工程 成核 肿胀 的 涂层 法拉第效率 水溶液 纳米纤维素 阳极 复合材料 纤维素 有机化学 电极 化学 工程类 物理化学 物理 热力学
作者
Shanchen Yang,Yaxin Zhang,Ying Zhang,Jie Deng,Ningxin Chen,Sida Xie,Yue Ma,Zhaohui Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (42) 被引量:147
标识
DOI:10.1002/adfm.202304280
摘要

Abstract Separators swelling in aqueous electrolytes can cause inhomogeneous ion flux and unregulated dendrite propagation, yet the corresponding phenomenon and mitigation strategy are rarely studied. This article deals with the issue of pore structure variation caused by separator swelling in aqueous zinc‐ion batteries (AZBs) by employing nanocellulose separator as a representative example. A multifunctional separator composed of Zr 4+ ‐hydrolysate‐coated nanocellulose (Zr‐CNF) is developed by in situ hydrolysis of Zr 4+ , which demonstrates excellent swelling resistance, pore‐structure stability, and percolating porosity due to cross‐linking and hydrogen bond shielding effect. Consequently, the homogeneous Zn‐ion flux, high ionic conductivity, and Zn 2+ transfer number are maintained upon cycling. Moreover, the amorphous ZrO containing coating induces a homogeneous directional electric field around the interface, accelerating the Zn 2+ influx, reducing the nucleation overpotential, and promoting homogeneous nucleation for Zn deposition. The Zr‐CNF separator enable dendrite‐free Zn anode with high Coulombic efficiency (99.7%) and exceptional cyclability for 680 h under 5 mA cm −2 /5 mAh cm −2 . The feasibility of the Zr‐CNF separator is verified in PANI/V 2 O 5 ‐based AZBs and activated carbon‐based Zn‐ion capacitors. This study provides a facile approach to address separator swelling issue, enlightening novel insights into the efficient and sustainable aqueous battery technologies in the future.
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
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
NexusExplorer应助潇洒的涵双采纳,获得50
刚刚
英勇海完成签到 ,获得积分10
刚刚
王靖雯发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
learning完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
lizishu应助xz采纳,获得10
3秒前
3秒前
平常人发布了新的文献求助10
3秒前
cccc1111111完成签到,获得积分10
4秒前
orian发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
酒辞发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
吴泡泡发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
105度余温完成签到,获得积分10
7秒前
王哥发布了新的文献求助100
7秒前
AGOA小秘书完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
尊敬的马里奥完成签到,获得积分10
8秒前
xiaose完成签到,获得积分10
8秒前
Amorphous完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
ning发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
搞怪的绿柳完成签到,获得积分10
9秒前
彭于晏应助独特的从露采纳,获得30
9秒前
所所应助烟花易冷采纳,获得10
9秒前
Philip完成签到,获得积分10
9秒前
韶华完成签到,获得积分10
9秒前
兜兜完成签到 ,获得积分10
9秒前
Jian完成签到,获得积分10
10秒前
阿南完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
10秒前
hui完成签到,获得积分10
10秒前
Au_FCHO应助apeng采纳,获得10
11秒前
11秒前
高分求助中
GL 2 A method for assessing the in-place cleanability of food processing equipment, Fourth Edition, December 2023 3000
Annie Ernaux: De la perte au corps glorieux 600
Writing Systems 500
类器官构建与应用:从基础到前沿 500
Electric Vehicle Powertrains Design Fundamentals, Components, and Applications 400
Handbook on Planning and Climate Change Adaptation 400
Optical Coating Design with the Essential Macleod 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6809645
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8525957
关于积分的说明 18149497
捐赠科研通 6134749
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3029289
邀请新用户注册赠送积分活动 2005870
关于科研通互助平台的介绍 2003669