Добавить новость
ru24.net
News in English
Декабрь
2022

Toward stable aqueous Zn-ion batteries

0
Beijing, China (SPX) Dec 05, 2022 - "Aqueous ZIBs hold great potential as competitive candidates for next-generation energy storage devices," said corresponding author Ying Bai, professor at School of Materials Science and Engineering in Beijing Institute of Technology. "Thanks to their high theoretical capacity, low cost, and high security."

Bai explained that among various anode materials, the direct adoption of Zn anode could lead to highly competitive gravimetric and volumetric capacities (820 mAh g-1 and 5855 mAh cm-3) as well as suitable redox potential (-0.762 V versus standard hydrogen). Although metallic Zn anode has such advantages, it is still suffering from many challenges, including Zn dendrite generation and side reactions (hydrogen evolution, Zn corrosion and passivation).

These issues bring about unstable cycling performance with low Coulombic efficiency (CE), capacity fading, and even short-circuit when the dendrite punctures the separator, which limit the further development of ZIBs and impede their practical applications. Accordingly, it is crucial to develop high-performance metallic Zn anode.

To modify metallic Zn electrodes, Bai said a great number of strategies have been proposed, such as anode structure design, alloying with other metals, electrolyte optimization, and building artificial protective layer. Owing to effective performance enhancement, possibility in large-scale manufacturing, tunability and designability of physical and chemical properties, constructing protective coating has arisen widespread interest.

Bai and her team overviewed the advances of constructing artificial layer to stabilize Zn anode according to the protection mechanisms. First, porous materials like nano-CaCO3, Kaolin, Zn-based montmorillonite, and MOF-based materials can regulate Zn2+ flux for stable cycling by the selective channels and pores.

While the carbon-based materials, including reduced graphene oxide (rGO), porous carbon, and mesoporous hollow carbon, improve the cyclability of ZIBs via increasing the Zn deposition sites, regulating electric field distribution and reducing local current density. Apart from the inorganic protective layers, polyamide with unique hydrogen-bonding network and coordination with metal ions, polymer Glue, ZnF2 and S/N-rich organic compounds etc were also developed to stabilize Zn anode and prolong the lifespans, but the introduced polymer components may result in increased polarization and nucleation overpotential. Therefore, according to Bai, there is still great room for developing functional protective layers for stable Zn anode.

"Taking account of Zn dendrites are caused by non-uniform metal deposition, involving uneven electric fields and Zn2+ ion flux," Bai said. "Combining two mechanisms and constructing a NaTi2(PO4)3 with carbon coating (NTP-C) protective layer onto the surface of Zn metal anode can regulate Zn deposition behavior for stable aqueous ZIBs.

Since the carbon coated NTP particles are imbedded in the carbon matrix, the protective layer can not only increase the Zn deposition sites for homogeneous nucleation, and uniform electric field for reduced local current density, but also regulate the distribution of Zn2+ flux simultaneously. In such way, the generation of Zn dendrites and side reactions can be suppressed."

"NTP-C protective layer provides an isolation function between water and Zn and NTP-C@Zn exhibits the highest corrosion potential (-0.987?V vs. Ag/AgCl) compared with bare Zn and NTP@Zn electrodes." Bai said. "The artificial layer can suppress corrosion and protect Zn anode from side reactions to achieve stable cycling among all the three kinds of electrodes."

"By combining the advantages of NTP and carbon, NTP-C achieves dual Zn deposition layers and further prolongs the lifespan of symmetrical cell to more than 600?h.". Bai said. "The NTP-C protective layer provides a low nucleation overpotential and plating/stripping polarizations in symmetrical cell as well. The NTP-C@Zn symmetrical cell exhibits a stable cycling performance even at a harsh condition (100 mA cm-2), which enables its application in high-load electrodes and supercapacitors."

"Furthermore, the NTP-C coated Zn electrode displays a short nucleation and 2D diffusion period, followed by a 3D diffusion process represented by a stable current density." Bai said. "The constrained 2D diffusion brings about a unaggregated interface, suggesting the adsorbed Zn2+ ions appear to be locally reduced to Zn0 with constrained 2D behavior, which is due to the increased energy barrier for Zn2+ lateral migration and the abundant nucleation sites of the introduced NTP-C coating."

This work combines two protective mechanisms and offers a new inspiration for the practical applications of Zn metal anode in ZIBs. Bai said, such strategy could help to develop suitable metallic anode for commercialization.

"Although great progress has been achieved, the development of Zn anodes for ZIBs is still facing massive challenges, such as investigating the electrochemical performance at large deposition areal capacity and high degree of discharge." Bai said. "In practical application, Zn anode is often matched to a cathode with a high mass loading of active materials, and the capacity ratio between theses electrodes in the battery cell need to be carefully adjusted to achieve a high energy density, long cycle life battery cell. In general, there are still practical issues that need to be paid more attention to investigate."

Other contributors include Jingjing Yang, Ran Zhao, Yahui Wang, and Chuan Wu, School of Materials Science and Engineering, Beijing Institute of Technology.

Research Report:Regulating Uniform Zn Deposition via Hybrid Artificial Layer for Stable Aqueous Zn-Ion Batteries




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Дирекция по качеству АО "Желдорреммаш" посетила локомотивостроительные заводы ТМХ

За кулисами бизнес-конференции MEDIABOSS

Фестиваль троечной езды и гастрономии "Русский драйв"

Пот ручьём: когда стоит обращать внимание на повышенную потливость, рассказал доктор Кутушов


Алекс Анохин: «Обожаю много выступать»

Детектив Финник на VK Fest

Врач-стоматолог Татьяна Сумцова: какие могут быть противопоказания к установке брекетов

К чему чешется глаз: чует кулак или что-то другое?


Building A Blockbuster Trade Between The White Sox And Mariners

Diego Lopes holds no ill will toward Brian Ortega after UFC 303, hopes for Sphere rebooking

Ian Wright and Gary Neville go wild after Bellingham’s England equaliser… as eagle-eyed fans spot Roy Keane’s reaction

Portugal vs France – Euro 2024: Ronaldo and Mbappe have one last dance in quarter-final tie – stream FREE, TV, team news


Военное следственное управление Следственного комитета Российской Федерации по Черноморскому флоту предупреждает:

Боевая башня башенного комплекса Вовнушки (Ингушетия)

Усадьба князей Куракиных

Шхеры полыхают...


Состоялся релиз «T.D.Z. 4 Сердце Припяти Сталкер» на Android

Глобальную версию Mega Man X DiVE закроют к концу июля

Релиз Otherworld Three Kingdoms на смартфонах — новичкам дают 100 гача-круток

Epic Games подала Apple заявку на возвращение Fortnite на iOS и запуск собственного магазина приложений в ЕС



Москва и Петербург лидируют по уровню зарплат для IT-специалистов

Сила знания. Какие загадки разгадывают дети на этноолимпиаде

Оранжевый уровень опасности: ураган из Петербурга скоро обрушится на Москву

Куда сходить москвичам и гостям столицы 13 июля - Мытищинский форсаж: часть вторая




Shot: в Москве поймали мужчину, который пытался увести мальчика со двора

Производство косметических средств в столице выросло на 26,5%

Ярославца будут судить за мошенничество при строительстве бань

Гуляем отпуск в ритме джаза: лучшие фестивали этого лета


Гостиничный комплекс построят в Бронницах при поддержке правительства

Рок-певица Диана Арбенина представила документальный фильм о себе

Путин и Алиев обсудили сборку российских автомобилей в Азербайджане и транспортный коридор "Север – Юг"

В Ивантеевке на маршруты выйдут четыре новых автобуса


Теннисистка Пивоварова назвала травму Джоковича шагом к завершению карьеры

Российская теннисистка Александрова снялась с "Уимблдона" из-за болезни

Уимблдон. 3 июля. Алькарас сыграет вторым запуском, Медведев и Синнер выйдут на Центральный корт

Уимблдон. 2 июля. Джокович сыграет вторым запуском на Центральном корте, Маррей – третьим, турнир начнут Рублев, Сафиуллин, Швентек, Самсонова


Глава ДУМ Аширов заявил, что запретить никабы может только государство

Детский сад на 250 мест достроят в поселке Поварово к 2026 году

В Ишиме недовольных своей маленькой зарплатой медиков грозятся уволить

Синоптик: в пятницу в столичном регионе возможны подтопления и смерчи


Музыкальные новости

Артисты Гагарина и Бутман выступят на фестивале "Jazzовые сезоны" в Москве

За Соловки наступает расплата // Прокуроры требуют наказать освобожденных чиновников рублем

Заводы АО “Желдорреммаш” завершают прохождение ресертификационных аудитов системы менеджмента бизнеса

“Эти отношения вы завершите сами. У вас будет новый мужчина” Участники нового мистического реалити “Место силы” предсказали певице Славе новую любовь



Сила знания. Какие загадки разгадывают дети на этноолимпиаде

Василий Орлов вошел в топ-10 самых эффективных губернаторов России

Программа «Цифровой инвестор» ГМК "Норникель" выходит на новый этап

Москва и Петербург лидируют по уровню зарплат для IT-специалистов


Заводы АО “Желдорреммаш” завершают прохождение ресертификационных аудитов системы менеджмента бизнеса

Тверская область:ввозили муку из Италии, землянику из Беларуси

S&P повысило прогноз по рейтингу «дочек» Freedom Holding Corp. до позитивного

Вина «Фанагории» выбрали для приветствия гостей церемонии открытия ХIII Московского Международного Фестиваля Искусств «Традиции и Современность»


Под Тверью задержали курьера с крупной партией «запрещенки»

Лобовое ДТП затруднило движение по Волгоградскому проспекту в Москве

Незаконную автозаправку демонтировали в Головинском районе

В Ивантеевке на маршруты выйдут четыре новых автобуса


Путин поздравил Лукашенко с Днем Независимости Беларуси, сказал про угрозы и вызовы

Путин на полях саммита ШОС обсудит с Эрдоганом свой визит в Турцию

Путин: Сотрудничество России и Китая не направлено против других

Эрдоган: Россия и Турция движутся к товарообороту в 100 миллиардов долларов


Почти 1,4 тысячи случаев COVID-19 выявили в Москве за неделю

Показатель заболеваемости коронавирусной инфекцией снизился в России на 10 процентов

Почти 1,4 тыс. случаев коронавируса выявили в столице за неделю

Почти 1,4 тысячи случаев COVID-19 выявили в столице за неделю




Последствия жары: мужчина в Москве получил тепловой удар и попал в реанимацию

Сеть клиник «Будь Здоров» приняла участие в VK Fest в Санкт-Петербурге

Как уберечься от опасностей жары рассказал фельдшер Московской городской поисково-спасательной службы на водных объектах

All on 4 имплантация в Москве


«Орбан – п***р!» – Венгерского премьера встретили в Киеве нецензурной бранью

Захарова сравнила с "ширмой" заявления Киева о мирных переговорах

Премьер-министр Венгрии предложил Зеленскому прекратить огонь

Зачем в Киев приедет западный куратор, что не нравится Зеленскому в ВСУ, какую повестку определили на июльском саммите НАТО: обзор мировых новостей 3 июля


Сила знания. Какие загадки разгадывают дети на этноолимпиаде

Сотрудники «ЯРКО» приняли участие в Летней Спартакиаде «Газпром-Медиа Холдинга»

Матч года — битва между сборными НХЛ и КХЛ. В Москву посреди лета приедут все звезды от Овечкина до Панарина

Куда сходить москвичам и гостям столицы 13 июля - Мытищинский форсаж: часть вторая


Поздравление Святейшего Патриарха Кирилла по случаю Дня независимости Республики Беларусь и 80-летия освобождения Минска от немецко-фашистских захватчиков

Как Лукашенко еще в 90-е расправился со всеми ОПГ Беларуси

Лукашенко: Членство в ШОС дает Беларуси стратегические перспективы

Путин поздравил Лукашенко с Днем Независимости Беларуси, сказал про угрозы и вызовы



Собянин рассказал, какую микроэлектронику производят в ОЭЗ «Технополис «Москва»

Сергей Собянин утвердил единовременные выплаты московским призерам спартакиады

Сергей Собянин. Главное за день

Собянин: Московские компании вышли на рынки более 25 дружественных стран


Мужчина получил тепловой удар в Москве и попал в реанимацию

В Нальчике появилось Детское радио

СК возбудил уголовное дело по факту убийства мужчины на юго-западе Москвы

Глава РЭО провел рабочую встречу с Послом Китая


Рок-певица Диана Арбенина представила документальный фильм о себе

Детский сад на 250 мест достроят в поселке Поварово к 2026 году

Путин и Алиев обсудили сборку российских автомобилей в Азербайджане и транспортный коридор "Север – Юг"

В Ишиме недовольных своей маленькой зарплатой медиков грозятся уволить


Курс на Русский Север. Архангельск вошел в «Императорский маршрут»

Архангельская область подключилась к проекту "Императорский маршрут"

Николай Нестеров: «Архангельск ─ старейший порт России»

Создание в Архангельске галереи северного стиля обсудили на площадках международного фестиваля «Белый июнь»


Войны древних славян с греками

Через города Кубани начинает курсировать двухэтажный поезд из Поволжья в Крым

Севастополь в числе регионов с рекордными ценами на новостройки, Симферополь немного отстаёт

Михаил Ведерников поздравил владыку Тихона с днем рождения


Синоптик: в пятницу в столичном регионе возможны подтопления и смерчи

Гостиничный комплекс построят в Бронницах при поддержке правительства

Школьница из Кудряшей прошла экспертизу на вменяемость в центре Сербского

Детский сад на 250 мест достроят в поселке Поварово к 2026 году












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
Ролан Гаррос

Россия — первая по теннисным отказникам! Почему сразу девять наших сказали «нет» Олимпиаде в Париже






Детский сад на 250 мест достроят в поселке Поварово к 2026 году

Глава ДУМ Аширов заявил, что запретить никабы может только государство

В Сеуле представили богослужебный сборник на корейском и русском языках

Синоптик: в пятницу в столичном регионе возможны подтопления и смерчи