The Synergistic Suppression of Hydrogen Evolution and Dendrite Formation through Multihydroxyl-Induced Disruption of the Solvation Structure for Ultrastable Solid-State Zinc Ion Batteries

溶剂化 电解质 无机化学 化学 枝晶(数学) 氢键 离子电导率 分子 化学工程 电负性 纳米孔 电池(电) 离子液体 电化学 氢气储存 离子键合 氧化物 材料科学 高分子 自组装 氢氧化锌 侧链 电导率
作者
Yajin Shi,Xin Zhong,Jinlian Zhang,Ming Liang,Renfeng Yang,Jiening Li,Huiqi Zhu,Lianfeng Duan
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:14 (1): 687-699 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.5c11264
摘要

The practical implementation of zinc-ion batteries has been hindered by the reversibility and stability of zinc anodes, owing to uncontrollable zinc dendrite formation, corrosion phenomena, and hydrogen generation. Herein, a PC pseudopolyrotaxane synthesized by threading poly(ethylene oxide) (PEO) molecular chains into the cavities of multiple cyclodextrin (CD) macromolecules is introduced into polyacrylamide (PAM) to form a hydrogel electrolyte for use. A PC with high electronegativity and strong affinity for zinc can not only reconfigure the solvation structure of Zn2+ and modulate the hydrogen bond network among water molecules but also serve as Zn ion transport channels. This coupling reduces the water activity and mitigates the side reactions of active H2O decomposition while accelerating the Zn ion deposition kinetics and facilitating the oriented growth of Zn along the (002) crystallographic plane without dendrite formation. Consequently, the PC–PAM hydrogel exhibits satisfactory ionic conductivity (25.3 mS cm–1). The Zn//Zn symmetric battery assembly demonstrates stable cycling performance, lasting over 1510 h at 1 mA cm–2. The zinc–manganese oxide full battery retains a significant specific capacity of 102.5 mAh g–1 after 1000 cycles at 5 A g–1 without obvious zinc dendrites. This study offers a noteworthy perspective on the design of high-performance hydrogel electrolytes for Zn-ion batteries.
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
酷波er应助自信语雪采纳,获得10
1秒前
烟花应助shi采纳,获得10
2秒前
瑾木发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
5秒前
6秒前
ST发布了新的文献求助10
7秒前
dyxx完成签到,获得积分10
7秒前
纸张猫猫完成签到,获得积分10
8秒前
Kinsy完成签到,获得积分10
8秒前
alee完成签到,获得积分10
9秒前
shi完成签到,获得积分10
9秒前
无心的老五完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
12秒前
13秒前
13秒前
赵妍发布了新的文献求助10
15秒前
17秒前
真君山山长完成签到,获得积分10
17秒前
白白白发布了新的文献求助10
18秒前
liuzhuohao应助虞方超采纳,获得10
19秒前
19秒前
19秒前
打打应助cong采纳,获得10
19秒前
19秒前
科研通AI6.4应助LIUjun采纳,获得10
20秒前
情怀应助ST采纳,获得10
22秒前
瑾木完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得30
23秒前
23秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
23秒前
鳗鱼香萱完成签到,获得积分20
23秒前
23秒前
24秒前
在水一方应助韦灵珊采纳,获得10
24秒前
王宇萱发布了新的文献求助10
24秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Reading and Understanding Health Research 500
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
Dynamische Polarisation von H-1 und B-11 in (CH-3)-3NBH-3 500
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7251301
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8873881
关于积分的说明 18729674
捐赠科研通 6931011
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3199343
关于科研通互助平台的介绍 2374325
邀请新用户注册赠送积分活动 2173988