Eco-friendly synthesis of vanadium metal-organic frameworks from gasification waste for wearable Zn-ion batteries

材料科学 环境友好型 金属有机骨架 储能 危险废物 电池(电) 纳米技术 阴极 化学工程 废物管理 冶金 有机化学 吸附 物理化学 物理 功率(物理) 量子力学 生物 工程类 化学 生态学
作者
Jie Yang,Hailin Tian,Yang Li,Li He,Shuo Li,Haitao Yang,Meng Ding,Xiaonan Wang,Po‐Yen Chen
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:53: 352-362 被引量:26
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2022.09.009
摘要

To meet the ever-increasing energy storage demands, there is an urgent need for developing next-generation batteries with high energy densities from an eco-friendly and sustainable resource. Vanadium metal-organic frameworks (V-MOFs) are regarded as important electrode materials for aqueous Zn-ion batteries (ZIBs) due to their large specific surface areas, synthetic tenability, and high theoretical capacities. However, V-MOFs usually suffer from vanadium-induced toxicity and poor cation diffusivities, limiting their practical applications in ZIBs. Herein, an eco-friendly strategy is demonstrated to extract toxic vanadium from gasification waste to synthesize various vanadium oxides, which are the essential precursors for V-MOFs. By screening 11 V-MOF candidates through molecular dynamics simulation, MIL-47 was selected for the waste-derived synthesis because of its facile Zn2+ de-/intercalation. The waste-derived MIL-47 with cone-like microstructures is directly grown on a carbon nanotube fiber (w[email protected] fiber), which can be used as the binder-free cathode for a fiber-shaped ZIB. Our fiber-shaped ZIB delivers high-rate performance (81.0% of capacity retention after 50-time current density increase), an ultrahigh stack volumetric energy density of 82.3 mWh cm–3, superior cycling performance over 2000 cycles (88.5% retention), and high mechanical stability, all of which meet wearable and portable battery requirements. Finally, life cycle assessments are performed to evaluate the environmental impact of each synthesis/fabrication step across 17 different categories, providing valuable optimization guidelines for producing ZIBs from gasification waste.
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
你好呀发布了新的文献求助10
1秒前
ZM完成签到,获得积分10
2秒前
shanshanli发布了新的文献求助10
2秒前
沉默无声完成签到,获得积分10
2秒前
dd完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
跳跳熊完成签到,获得积分10
3秒前
金月完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
风中诺言完成签到,获得积分10
3秒前
修梅梅完成签到,获得积分10
4秒前
apple619完成签到,获得积分10
4秒前
iamcrazyboy完成签到,获得积分10
4秒前
天真醉薇完成签到,获得积分10
4秒前
shuang完成签到,获得积分10
4秒前
翻斗花园李元芳完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
故意的颜完成签到,获得积分10
6秒前
科研通AI6.4应助元谷雪采纳,获得10
6秒前
hahakeyan完成签到 ,获得积分10
6秒前
谨慎秋寒完成签到 ,获得积分10
7秒前
小西西完成签到,获得积分10
7秒前
软包电芯完成签到,获得积分10
7秒前
小帅完成签到,获得积分10
7秒前
可靠幼旋发布了新的文献求助10
7秒前
超级无敌大富婆完成签到,获得积分10
8秒前
CHENG_2025完成签到,获得积分10
8秒前
qsh完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
破罐子完成签到 ,获得积分10
8秒前
YY完成签到,获得积分10
8秒前
xingyu发布了新的文献求助10
8秒前
北风完成签到,获得积分10
9秒前
psj完成签到,获得积分10
10秒前
清脆的访旋完成签到,获得积分10
10秒前
1900tdlemon完成签到,获得积分10
10秒前
嘉梦完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
12秒前
高分求助中
(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
Römisch-Germanische Forschungen 1000
Social Psychology (第二版) 700
China Pluperfect I: Epistemology of Past and Outside in Chinese Art 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
The Analytical and Numerical Solution of Electric and Magnetic Fields 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 7613347
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9188660
关于积分的说明 19685251
捐赠科研通 7186393
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3270802
关于科研通互助平台的介绍 2434349
邀请新用户注册赠送积分活动 2265732