Bridging papermaking and zinc-ion batteries: Engineering partial Janus separators from hierarchically porous softwood fibers
Notice bibliographique
Résumé
Zinc-ion batteries are emerging as promising candidates for grid and large-scale energy storage due to their intrinsic safety, low cost, and aqueous chemistry. However, challenges related to zinc anode instability—such as corrosion, side reactions, and dendrite formation—continue to hinder practical deployment. Here, we present a papermaking-based strategy for separator engineering, grounded in the principles and industrial platform of papermaking wet-end chemistry and additive technology. Chemically pulped softwood fibers, with lignin and hemicellulose removed to some extent, exhibit hierarchically porous walls enriched with hydroxyl groups and interfibrillar gaps—providing an ideal substrate for post-treatment using dilute polymer–solvent systems. Using poly (vinylidene fluoride) and N -methyl-2-pyrrolidone as a model system, we demonstrate the formation of a spatially heterogeneous, partially hydrophobic network—a partial Janus structure—within the cellulosic paper. This treatment introduces hydrophobic domains while preserving ion-conductive pathways, achieving a favorable balance between Zn 2+ transport and water activity regulation. The resulting modified paper exhibits enhanced wet mechanical strength, corrosion resistance, interfacial stability, and long-term cycling performance. Full-cell and pouch cell tests further confirm the mechanical robustness and electrochemical reliability of the engineered separator. In addition, a green chitosan-based treatment is also demonstrated, highlighting the potential for sustainable additive systems to achieve similar structural and electrochemical benefits. This work shows how papermaking-derived materials, revisited through the lens of interfacial chemistry, can offer scalable and adaptable solutions to longstanding challenges in aqueous battery separator design. • Papermaking wet-end chemistry & additives applied to engineer battery separators • Multiscale porous structure of softwood fiber walls retained after interfacial engineering • Partial Janus interfacial structure formed via polymer–solvent self-assembly • Partial Janus paper modulates Zn 2+ transport while suppressing water-induced reactions. • Concept generalizable beyond current additives via fiber–additive interactions
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».