(Digital Presentation) Aqueous Zn Batteries and Capacitors Working Under Extreme Conditions
Notice bibliographique
Résumé
Aqueous zinc-based energy storage devices hold great promise for grid-level energy storage yet are challenged by dendritic growth and low Coulombic efficiency under both normal and extreme conditions. In the past years, we have developed Zn batteries and capacitors working under extreme conditions through engineering electrode, electrolyte, and binder. The first project is the development of Zn-free polymer anode that enables ultrafast rates (100 A g -1 ), ultralong life (1 million cycles), and ultrahigh-loadings (50 mg cm -2 ) through DFT calculation, polymer preparation, and electrolyte optimization. The optimal polymer possesses suitable electronic structure and a large π-conjugated structure and its storage mechanism involves reversible Zn 2+ /proton co-storage at the carbonyl site. The polymer-based full cells demonstrate ultrahigh power densities and ultralong lifespans, far surpassing those of corresponding Zn-metal-based devices. The second project is the making of ultrafast, stable, high-loading and wide-temperature zinc ion supercapacitors through the incorporation of activated carbon (AC), aqueous binder, and concentrated electrolyte. AC exhibits large surface area, hierarchical porous structures, and abundant heteroatom dopants, aqueous binder enhances electrode-electrolyte wettability enabling high-mass-loading electrode, and concentrated electrolyte gives high Zn stripping/plating efficiency, high ionic conductivity as well as suppressed hydrogen bonding interaction in water realizing ultralow frozen temperature. Three keys combined unlock unprecedented ZICs with a large capacitance of 436 F g −1 (capacity: 200 mAh g −1 ), ultrahigh rate up to 200 Ag −1 , ultralong cycles (0.3 million), ultrahigh loadings (10 mg cm −2 ) under lean electrolyte (8.8 µL mg −1 ), and wide-temperature operation (-60∼60 °C), leading to a maximal energy density of 134.8 Wh kg −1 and power density of 118.4 kW kg −1 . A proton/Zn 2+ ion co-interaction mechanism was revealed in the AC electrode. With low cost and extreme functionalities, this work opens an avenue towards practical supercapacitors beyond normal conditions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».