A bio-based functional separator enables dendrite-free anodes in aqueous zinc-ion batteries

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作者
Han Zhang,Jinbo Li,Huaizheng Ren,Jianxin Wang,Yuxin Gong,Bo Wang,Dianlong Wang,Huan Liu,Shi Xue Dou
出处
期刊:iScience [Cell Press]
卷期号:27 (7): 110237-110237 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.isci.2024.110237
摘要

Aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) have garnered considerable interest as potential solutions for large-scale energy storage systems, owing to their cost-effectiveness and high safety. Nonetheless, the development of AZIBs is hindered by significant challenges associated with dendrite growth and side reactions on Zn anodes. Here, a bio-based separator derived from cellulose was developed for the dendrite-free anode in AZIBs. In addition, the separator is notable for its ultra-low cost and biodegradability in contrast to the commonly used commercial glass fiber (GF) separators. The mechanical strength of the separator is enhanced by the cross-linking of hydrogen bonds, effectively inhibiting dendrite growth. The zinc-philic groups facilitate better binding to Zn2+, resulting in uniform nucleation and deposition. The hydrophilic groups aid in trapping water molecules, thereby preventing side reactions of the electrolyte. The Zn||Zn symmetric cell with this separator can sustain a long cycle life for over 800 h, indicating stable Zn2 + plating and stripping with suppressed dendrite growth. Concurrently, the assembled Zn||VO2 full batteries exhibited a capacity retention rate of 61.87% after 1,000 cycles at 1 A g-1 with an initial capacity of 140 mAh g-1. This work highlights a stable, economical, and eco-friendly approach to the design of bio-based separators in AZIBs for sustainable energy storage systems.
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