Tough MXene-Cellulose Nanofibril Ionotronic Dual-Network Hydrogel Films for Stable Zinc Anodes

材料科学 纤维素 对偶(语法数字) 阳极 双重角色 化学工程 纳米技术 化学 冶金 电极 组合化学 文学类 工程类 艺术 物理化学
作者
Mengyu Liu,Liming Zhang,Jowan Rostami,Teng Zhang,Kyle Matthews,Sheng Chen,Wenjie Fan,Yue Zhu,Jingwei Chen,Minghua Huang,Jingyi Wu,Huanlei Wang,Mahiar Max Hamedi,Feng Xu,Weiqian Tian,Lars Wågberg,Yury Gogotsi
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c01497
摘要

Developing ionotronic interface layers for zinc anodes with superior mechanical integrity is one of the efficient strategies to suppress the growth of zinc dendrites in favor of the cycling stability of aqueous zinc-ion batteries (AZIBs). Herein, we assembled robust 2D MXene-based hydrogel films cross-linked by 1D cellulose nanofibril (CNF) dual networks, acting as interface layers to stabilize Zn anodes. The MXene-CNF hydrogel films integrated multifunctionalities, including a high in-plane toughness of 18.39 MJ m-3, high in-plane/out-of-plane elastic modulus of 0.85 and 3.65 GPa, mixed electronic/ionic (ionotronic) conductivity of 1.53 S cm-1 and 0.52 mS cm-1, and high zincophilicity with a high binding energy (1.33 eV) and low migration energy barrier (0.24 eV) for Zn2+. These integrated multifunctionalities, endowed with coupled multifield effects, including strong stress confinement and uniform ionic/electronic field distributions on Zn anodes, effectively suppressed dendrite growth, as proven by experiments and simulations. An example of the MXene-CNF|Zn showed a reduced nucleation overpotential of 19 mV, an extended cycling life of over 2700 h in Zn||Zn cells, and a high capacity of 323 mAh g-1 in Zn||MnO2 cells, compared with bare Zn. This work offers an approach for exploring mechanically robust 1D/2D ionotronic hydrogel interface layers to stabilize the Zn anodes of AZIBs.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
迷人冥完成签到 ,获得积分10
刚刚
fuws完成签到 ,获得积分10
2秒前
她的城完成签到,获得积分0
4秒前
齐朕完成签到,获得积分10
5秒前
33完成签到 ,获得积分10
6秒前
高兴山菡完成签到 ,获得积分10
7秒前
wll1091完成签到 ,获得积分10
7秒前
12秒前
lightman完成签到,获得积分10
14秒前
百十余完成签到,获得积分10
14秒前
殷勤的凝海完成签到 ,获得积分10
19秒前
西山菩提完成签到,获得积分10
23秒前
木又完成签到 ,获得积分10
27秒前
star完成签到,获得积分10
28秒前
友好语风完成签到,获得积分10
30秒前
wenwen完成签到 ,获得积分10
30秒前
美好灵寒完成签到 ,获得积分10
32秒前
不安的朋友完成签到,获得积分10
34秒前
咿呀咿呀哟完成签到,获得积分0
34秒前
李新宇完成签到 ,获得积分10
35秒前
xiakui完成签到,获得积分10
35秒前
CLTTTt完成签到,获得积分10
38秒前
czt完成签到 ,获得积分10
39秒前
lhy12345完成签到 ,获得积分10
45秒前
苦咖啡行僧完成签到 ,获得积分10
45秒前
46秒前
抹茶冰淇淋完成签到 ,获得积分10
46秒前
sdfdzhang完成签到 ,获得积分0
48秒前
法外潮湿宝贝完成签到 ,获得积分10
51秒前
西红柿不吃皮完成签到 ,获得积分0
51秒前
53秒前
满唐完成签到 ,获得积分10
54秒前
bellapp完成签到 ,获得积分10
55秒前
56秒前
无语的麦片完成签到 ,获得积分10
58秒前
秋迎夏完成签到,获得积分0
59秒前
1分钟前
daheeeee完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
站在巨人的肩膀上完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 2500
振动分析基础 -- (美)L_米罗维奇著;上海交通大学理论力学教研室译 1000
Future Approaches to Electrochemical Sensing of Neurotransmitters 1000
生物降解型栓塞微球市场(按产品类型、应用和最终用户)- 2030 年全球预测 1000
壮语核心名词的语言地图及解释 900
盐环境来源微生物多相分类及嗜盐古菌基因 组适应性与演化研究 500
Canon of Insolation and the Ice-age Problem 380
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 计算机科学 纳米技术 复合材料 化学工程 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3913946
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3459028
关于积分的说明 10903980
捐赠科研通 3185708
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1761091
邀请新用户注册赠送积分活动 851850
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 792980