Shackling the aqueous electrolyte via metal-organic frameworks to realize high energy density zinc-ion batteries

材料科学 电解质 法拉第效率 水溶液 电化学 化学工程 电化学窗口 阴极 金属有机骨架 无机化学 电极 吸附 离子电导率 化学 有机化学 物理化学 工程类
作者
Yang Xiang,Hongwei Pan,Yinzhu Jiang,Sijie Xie,Maowen Xu,Xuan Zhang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:117: 108873-108873 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108873
摘要

Ocean-like free water in conventional aqueous electrolytes leads to narrow operating voltage and parasitic reactions in rechargeable aqueous Zn ion batteries (AZIBs), which is highly undesirable. Herein, a quasi-solid aqueous electrolyte (QSAE) with a typical bulk liquid electrolyte confined inside the sub-nanoscale channels of metal-organic framework (MOFs) is proposed to tackle this issue. Detailed experiments and theoretical calculations suggest that the unfavored side reactions, e.g., corrosion, hydrogen evolution reaction, and dendrite growth on zinc surface can be effectively depressed and the electrochemical window can be expanded to 2.51 V (based on OER), achieved by the proposed MOF-QSAE because of the tailored solvation structure of Zn2+ and the restrained activity of water molecules in MOF-QSAE. Thanks to the unexpected merits of MOF-QSAE, a fabricated Zn|MOF-QSAE|V2O5 full cell exhibits an ultra-high coulombic efficiency (average value≈99.98 %) and cycle stability (capacity retention: 81.89 % after 2000 cycles). The Zn|MOF-QSAE|V2O5 full cell can even work at a low temperature of −10 ℃ for 4000 cycles without obvious performance degradation. In addition, a high-voltage AZIBs based on zinc hexacyanoferrate (ZnHCF) cathode yields an average operating voltage of more than 1.70 V and a high energy density of ≈102 Wh kg−1, further validating the practicality of the MOF-QSAE. The proposed new type of QSAE could pave a new way for the commercialization of aqueous 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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
哭泣恋风完成签到 ,获得积分10
2秒前
Telomere完成签到 ,获得积分10
6秒前
行云流水完成签到,获得积分10
8秒前
愿景完成签到 ,获得积分10
13秒前
缓慢的冬云完成签到 ,获得积分10
18秒前
miyulong发布了新的文献求助10
31秒前
悲痛宇宙完成签到,获得积分10
40秒前
青岛彭于晏完成签到 ,获得积分10
41秒前
哈哈哈完成签到 ,获得积分10
41秒前
蓝眸完成签到 ,获得积分10
53秒前
温柔觅松完成签到 ,获得积分10
1分钟前
水晶李完成签到 ,获得积分10
1分钟前
kanong完成签到,获得积分0
1分钟前
bluelemon发布了新的文献求助10
1分钟前
Ha完成签到 ,获得积分10
1分钟前
fanssw完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Luke Gee完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Tonnyjing应助彭友俊采纳,获得10
1分钟前
仲夏的梦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
科研通AI2S应助全鑫采纳,获得10
1分钟前
上善若水呦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
请叫我鬼才完成签到,获得积分10
1分钟前
孟寐以求完成签到 ,获得积分10
1分钟前
风笛完成签到 ,获得积分10
1分钟前
gxq19848888完成签到,获得积分20
2分钟前
金生六完成签到 ,获得积分10
2分钟前
王红玉完成签到,获得积分10
2分钟前
Axs完成签到,获得积分10
2分钟前
陈秋发布了新的文献求助10
2分钟前
Ray完成签到 ,获得积分10
2分钟前
kento应助研友_xnEOX8采纳,获得50
2分钟前
小玲子完成签到 ,获得积分10
2分钟前
janer完成签到 ,获得积分10
2分钟前
glanceofwind完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Lrh完成签到 ,获得积分10
2分钟前
光亮若翠完成签到,获得积分10
2分钟前
你好发布了新的文献求助10
2分钟前
嗯好22222完成签到 ,获得积分10
2分钟前
睡觉王完成签到 ,获得积分10
2分钟前
巫巫巫巫巫完成签到 ,获得积分10
3分钟前
高分求助中
좌파는 어떻게 좌파가 됐나:한국 급진노동운동의 형성과 궤적 2500
Sustainability in Tides Chemistry 1500
TM 5-855-1(Fundamentals of protective design for conventional weapons) 1000
Cognitive linguistics critical concepts in linguistics 800
Threaded Harmony: A Sustainable Approach to Fashion 799
Livre et militantisme : La Cité éditeur 1958-1967 500
氟盐冷却高温堆非能动余热排出性能及安全分析研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3052652
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2709874
关于积分的说明 7418267
捐赠科研通 2354446
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1246020
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 605951
版权声明 595921