Summary
Målet med de rapporterte protokollene er å lage oppladbare sinksvampelektroder som undertrykker dendritter og formendring i sinkbatterier, for eksempel nikkel-sink eller sink-luft.
Abstract
Vi rapporterer to metoder for å lage sink-svampelektroder som undertrykker dendritdannelse og formendring for oppladbare sinkbatterier. Begge metodene er preget av å lage en pasta laget av sinkpartikler, organisk porogen og viskositetsforbedrende middel som oppvarmes under en inert gass og deretter luft. Under oppvarming under inertgassen annealerer sinkpartiklene sammen, og porogenet brytes ned; under luft smelter sinken og rester av organiske forbrenninger ut, noe som gir et åpencellet metallskum eller svamp. Vi justerer de mekaniske og elektrokjemiske egenskapene til sinksvampene ved å variere sink-til-porogen masseforhold, oppvarmingstid under inert gass og luft, og størrelse og form på sink- og porogenpartiklene. En fordel med de rapporterte metodene er deres evne til å finjustere sinksvamparkitektur. Den valgte størrelsen og formen på sink- og porogenpartiklene påvirker morfologien til porestrukturen. En begrensning er at resulterende svamper har uordnede porestrukturer som resulterer i lav mekanisk styrke ved lave volumfraksjoner av sink (<30%). Bruksområder for disse sink-svampelektrodene inkluderer batterier for nettlagring, personlig elektronikk, elektriske kjøretøy og elektrisk luftfart. Brukere kan forvente at sink-svampelektroder vil sykle opptil 40% dybde av utslipp til teknologisk relevante priser og arealkapasiteter uten dannelse av separatorpiercing dendritter.
Introduction
Formålet med de rapporterte fabrikasjonsmetodene er å lage sink (Zn) svampelektroder som undertrykker dendritdannelse og formendring. Historisk sett har disse problemene begrenset sykluslevetiden til Zn-batterier. Sink-svamp elektroder har løst disse problemene, slik at Zn batterier med lengre syklus levetid1,2,3,4,5,6. Svampstrukturen undertrykker dendritdannelse og formendring fordi (1) det smeltede Zn-rammeverket elektrisk ledninger hele volumet av svampen; (2) porene holder sink nær Zn-svampoverflaten; og (3) svampen har et høyt overflateareal som reduserer lokal strømtetthet under verdier identifisert for å spire dendritter i alkaliske elektrolytter7. Men hvis svampoverflatearealet er for høyt, oppstår betydelig korrosjon5. Hvis svampporene er for store, vil svampen ha lav volumetrisk kapasitet5. Også, hvis svamp porene er for små, vil Zn-elektroden ha utilstrekkelig elektrolytt for å få tilgang til Zn under utladning, noe som resulterer i lav effekt og kapasitet5,6.
Begrunnelsen bak de rapporterte fabrikasjonsmetodene er å lage Zn svamper med passende svamp porøsiteter og porediameter. Eksperimentelt finner vi at Zn svamper med porøsiteter fra 50 til 70% og porediametre nær 10 μm syklus godt i fullcellebatterier og viser lave korrosjonshastigheter5. Vi merker at eksisterende metoder for å produsere kommersielle metallskum ikke klarer å oppnå lignende morfologier på disse lengdeskalaene8, så de rapporterte fabrikasjonsmetodene er nødvendige.
Fordelene ved metodene som rapporteres her over alternativer er preget av fin kontroll av svampfunksjoner og av evnen til å fremstille store, tette Zn-svamper med teknologisk relevante arealkapasitetsverdier5,6,9,10. Alternative metoder for å lage Zn skum kan være ute av stand til å skape sammenlignbare 10 μm porer med svamp porøsiteter nær 50%. Slike alternativer kan imidlertid kreve mindre energi til å fremstille fordi de unngår behandlingstrinn ved høye temperaturer. Alternative prosesser inkluderer følgende strategier: kald sintring Zn partikler11, deponere Zn på tredimensjonale vertsstrukturer12,13,14,15,16,17, kutte Sn folie i todimensjonale skum18, og lage Sn skum via spinodal dekomponering19 eller percolation oppløsning20.
Konteksten av de rapporterte metodene i den bredere kroppen av den publiserte litteraturen er først og fremst etablert ved arbeid fra Drillet et al.21. De tilpasset metoder for å fremstille porøs keramikk for å skape en av de tidligste rapporterte tredimensjonale, om enn skjøre, Zn-skummet for batterier. Disse forfatterne klarte imidlertid ikke å demonstrere oppladbarhet, sannsynligvis på grunn av den dårlige forbindelsen mellom Zn-partiklene. Før oppladbare Zn-svampelektroder var det beste alternativet til en Zn-folieelektrode en Zn-pulverelektrode, hvor Zn pulver blandes med en gelelektrolytt. Sinkpulverelektroder brukes kommersielt i primære alkaliske batterier (Zn-MnO2), men har dårlig oppladbarhet fordi Zn-partikler blir passivisert av Zn oksid (ZnO), noe som kan øke lokal strømtetthet som sporer dendritvekst3,22. Vi merker at det finnes andre dendrit-undertrykkelsesstrategier som ikke involverer skum- eller svamparkitekturer23,24.
De rapporterte Zn-svamp fabrikasjonsmetodene krever en rørovn, kilder til luft- og nitrogengass (N2) og en avtrekkshette. Alle trinn kan utføres ved et laboratoriebord uten miljøkontroll, men eksos fra rørovnen under varmebehandling skal føres til en avtrekkshette. Resulterende elektroder passer for de som er interessert i å lage oppladbare Zn-elektroder som er i stand til høy arealkapasitet (> 10 mAh cmgeo-2)6.
Den første rapporterte fabrikasjonsmetoden er en emulsjonsbasert rute for å lage Zn-svampelektroder. Den andre er en vandig rute. En fordel med emulsjonsruten er dens evne til å lage Sn-pasta som, når den tørkes, er lett å demold fra et mugghule. En ulempe er dens avhengighet av dyre materialer. For den vandige ruten kan svampforformere være utfordrende å demold, men denne prosessen bruker billige og rikelige materialer.
Begge metodene innebærer blanding av Zn-partikler med et porogen- og viskositetsforbedrende middel. Den resulterende blandingen oppvarmes under N2 og puster deretter luft (ikke syntetisk luft). Under oppvarming under N2, Zn partikler anneal og porogen dekomponerer; under pusteluft smelter de glødede Zn-partiklene sammen og porogenet brenner ut. Disse prosessene gir metallskum eller svamper. De mekaniske og elektrokjemiske egenskapene til Zn svamper kan justeres av varierende Zn-til-porogen masseforhold, oppvarmingstid under N2 og luft, og størrelse og form av Zn og porogen partikler.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. En emulsjonsbasert metode for å lage Zn-svampelektroder
- Tilsett 2,054 ml deionisert vann til et 100 ml glassbeger.
- Tilsett 4.565 ml dekane til begeret.
- Rør inn 0,1000 ± 0,0003 g natrium dodecylsulfat (SDS) til det er oppløst.
- Rør inn 0,0050 ± 0,0003 g vannløselig middels viskositet karboksymetylcellulose (CMC) natriumsalt for hånd i 5 minutter eller til CMC er helt oppløst.
MERK: Bruk plast- eller plastbelagte røreverktøy. Omrøring med verktøy med metallisk overflate kan påvirke resulterende Zn svamper negativt. - Rør inn 0,844 ± 0,002 g vannløselig preswollen karboksymetylcelluloseharpiks.
MERK: Denne typen vannløselig harpiks er dyr (USD $ 420 kg-1)6. - Rør denne blandingen ved 1000 rpm i 5 minutter ved hjelp av en overhead padlerører utstyrt med en plast padle.
- Hell 50 g Zn pulver (gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 50 μm, som inneholder 307 ppm vismut og 307 ppm indium for korrosjonsundertrykking) inn i begeret mens overheadrøreren fortsetter å spinne ved 1000 rpm.
- Fortsett å røre Zn-pastaen i ytterligere 5 minutter med samme hastighet, 1000 rpm.
- Stopp røreren, fjern begeret og utgas blandingen ved å plassere begeret og innholdet under vakuum i 5 minutter i en desiccator ved romtemperatur.
- Del Zn-pastaen i polypropylenformer (~ 10 mm i diameter og ~ 5 mm i høyden) og la dem tørke i friluft over natten. Formen på formen dikterer formen på den tørkede pastaen og resulterende Zn svamper.
MERK: Formens størrelse og form kan variere. Tidligere eksperimenter5 bruker sylindriske former med diametre nær 10 mm. Fyll Zn-pastaen opp til en høyde på 5 mm eller mindre. Jo kortere høyde, jo kortere ønsket tørketid. Se Materialliste for kommersielt tilgjengelige former. - Fjern forsiktig de tørkede Zn-pastaformene fra formene og legg dem i et nettinghus som hviler på en hakket aluminaholder5,6.
MERK: Fabriker nettinghus, for eksempel ved å bøye et perforert messingark i en sylinder med en diameter som er litt større enn ønsket diameter på Zn-svampelektroden. Spray perforert metallplate med bor-nitride smøremiddel etter bøyning i ønsket form. - Plasser enheten i en rørovn (67 mm i diameter) med porter for å strømme gass inn og ut av røret.
MERK: Bruk én port (inngangsporten) til å røre gass inn i ovnen. Bruk den andre (utgangsporten) til å ventilere gass ut av rørovnen i en avtrekkshette. - Rør N2 gass inn i ovnen i 30 min med en hastighet på 5,7 cm∙min–1 for å rense luftovnen.
MERK: Trinn 1.13 kan oppnås ved å koble en tank med N2-gass med en digitalt kontrollert strømningsmåler til et rør som er koblet til en av inngangsportene. Gassstrømsmålere kan styres manuelt eller av en datamaskin. - Gassen N2 gassen til en konstant hastighet på 2,8 cm∙min–1 etter 30 min rensing.
- Programmer ovnen til å øke temperaturen lineært fra 20 til 369 °C i løpet av 68 minutter, hold ved 369 °C i 5 timer, øk lineært fra 369 til 584 °C i løpet av 105 minutter, og slå deretter av.
- Start ovnsprogrammet mens N2-gassen fortsetter å strømme.
- Stopp N2-gassstrømmenmanuelt etter 5 timers temperaturhold og rør i pusteluft ved 2,8 cm∙min–1.
MERK: Trinn 1.17 kan oppnås ved å koble en pustelufttank (ikke syntetisk luft) med en digitalt kontrollert strømningsmåler til et rør som er koblet til en ekstra inngangsport. - Når oppvarmingsprogrammet stopper, la ovnen avkjøles til romtemperatur uten aktiv kjøling, men hold pusteluften i gang.
- Fjern de avkjølte Zn svampene og sag dem og / eller slip dem til ønskede dimensjoner.
MERK: En rekke sagingsverktøy kan brukes, for eksempel håndholdte roterende sager eller vertikale båndsager. Slipe- eller diamantblad er passende.
2. En vandig metode for å lage Zn-svampelektroder
- Tilsett 10,5 ml deionisert vann til et 100 ml glassbeger.
- Rør inn 0,120 ± 0,001 g vannløselig cellulose med høy viskositet, også kjent som karboksymetylcellulose (CMC) natriumsalt.
MERK: Bruk plast- eller plastbelagte røreverktøy. Omrøring med verktøy med metallisk overflate kan påvirke resulterende Zn svamper negativt. - Virvel og rør denne blandingen for hånd i 5 min eller til CMC er oppløst.
- Rør inn 2.400 ± 0.001 g maisstivelse mens du virveler i ytterligere 2 min.
- Rør inn 120,00 ± 0,01 g Zn-pulver (gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 50 μm, som inneholder 307 ppm vismut og 307 ppm indium for korrosjonsundertrykking) mens du virveler i ytterligere 2 minutter.
- Trykk den resulterende Zn-pastaen inn i ønskede mugghuler.
MERK: Formens størrelse og form kan variere. Tidligere eksperimenter6 bruker sylindriske former med diametre nær 10 mm. Fyll Zn-pastaen opp til en høyde på 50 mm eller mindre. Den vandige Sn-pastaen er tørrere enn emulsjonen Sn pasta, slik at den vandige versjonen kan brukes til å lage større svamper som krever mindre tørketid. Jo kortere høyde, jo kortere ønsket tørketid. Formen må kunne deles i to da den vandige Zn-pastaen minimalt trekker seg sammen etter tørking, i motsetning til emulsjonen Sn pasta. Usaltet smør kan brukes til å smøre formene før du trykker inn den vandige Zn-pastaen for å hjelpe til med demolding. Figur 1A viser de spesialbearbeidede formene fullpakket med Zn-lim etter den vandige protokollen. Figur 1B viser håndlaget nettinghus, hakket aluminaholder og resulterende Zn-svamp laget ved hjelp av den vandige metoden. - La de Zn-pastafylte formene tørke over natten ved 70 °C i friluft i en ovn.
- Følg de samme trinnene for håndtering og varmebehandling (1.11–1.19) som er beskrevet for den emulsjonsbaserte metoden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Resulterende, fullt varmebehandlet, emulsjonsbaserte Zn svamper har tettheter på 2,8 g∙cm-3 mens vandige baserte svamper nærmer seg 3,3 g∙cm-3. Under oppvarming under luft dannes et lag ZnO på Zn-overflatene, som skal ha en tykkelse på 0,5-1,0 μm (observert ved hjelp av skanning elektronmikroskopi)5. Den faste i de resulterende svampene skal være 72% Sn (emulsjonsversjon) eller 78% Sn (vandig versjon) mens resten er ZnO (målt ved røntgendiffraksjon)6. Begge svampene skal ha porøsiteter nær 50%, pore-diameter fordelinger sentrert på 10 μm, og spesifikke overflatearealer på 4,0 m2∙g-1 (målt via kvikksølv-inntrenging porosimetri)6. Strekkfastheten til begge svampene skal være 1,1–1,2 MPa (målt med diametralkompresjon) 5,6. Vi merker at svampene skal være stive og sprø. Tverrsnitt av Zn-svampene skal se ut som de som er vist i figur 2A,B. Hvis alle egenskapene til de fabrikkerte svampene faller innenfor de angitte områdene, er resultatet positivt; Hvis ikke, er resultatet negativt.
Med de oppgitte egenskapene sykler Zn svamper godt i riktig konstruerte batterier. Deres ytelse avhenger også av motelektroden, elektrolytten, separatoren og cellekonstruksjonen; konstruksjon av pålitelige fulle celler er utenfor omfanget av dette papiret. For å teste den elektrokjemiske gyldigheten til Zn-svamper, anbefaler vi å høste kommersielle motelektroder fra nikkelmetallhydridbatterier5,6. Form en Zn-svamp for å ha en diameter på 10 mm og 0,5 mm tykkelse. Syklus denne svampen på 20 mA∙cmgeo-2 (geometrisk område) for utslipp og 10 mA∙cmgeo-2 for lading i en nikkel-sink celle som beskrevet i litteraturen5. Forutsatt passende konstruksjon, bør Zn-svampelektroden vise sykkelstabilitet med en gravimetrisk kapasitet på 328 mA∙h∙gsvamp-1 (per gram ZnO@Zn-svampelektrode) som vist i figur 2C, som kartlegger til 43% utladningsdybde (kvotienten av gravimetrisk utladningskapasitet med hensyn til hvert atom av Zn i elektroden delt av den teoretiske gravimetriske kapasiteten til Zn i elektroden delt av den teoretiske gravimetriske kapasiteten til Zn). Etter omfattende sykling observeres ingen dendritter ved skanning av elektronmikroskopi (figur 3). Røntgendiffraksjon kan brukes til å spore ladetilstanden til Zn-svampelektroden ved å overvåke Zn- og ZnO-refleksjoner1. Vi merker at overflaten på Zn-svampen gjennomgår omstrukturering under sykling. Jo dypere utslippsnivået og jo større sykluslevetid, jo større er mengden restrukturering5. Disse faktorene bidrar til forskjellen i overflatemorfologi vist i figur 3A,B. Hvis denne oppladbare kapasiteten oppnås, er resultatet positivt; Hvis ikke, er resultatet negativt og kan skyldes enten Zn-svampen, dårlig cellekonstruksjon eller svikt i andre cellekomponenter.
Figur 1: Sinksvamper før og etter varmebehandling ved hjelp av den vandige metoden. (A) Foto av spesialbearbeidede former laget av Delrin eller polyoksymetylen (POM) som er fullpakket med Zn pasta før oppvarming oppstår. (B) Foto av håndlaget nettinghus, hakket aluminaholder og resulterende Zn svamp etter varmebehandling. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Sink-svamp morfologi og elektrokjemisk ytelse. Skanning elektronmikrografer av tverrsnitt (A) emulsjonsbasert Sn svamp og (B) vandig basert Sn svamp. (C) Spenning versus tid for en emulsjonsbasert svamp syklet i en nikkel-sinkcelle utladet ved 20 mA∙cmgeo-2 og ladet ved 10 mA∙cmgeo-2 med en gravimetrisk kapasitet på 328 mA∙h∙gsvamp-1. Data tilpasset fra Hopkins et al.5,6. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Sink-svampelektroder undertrykker dendritdannelse. Emulsjonsbasert Sn svamp (A) før og (B) etter elektrokjemisk sykling. Data tilpasset fra Hopkins et al.5. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Modifikasjoner og feilsøking knyttet til disse protokollene inkluderer å fylle den nyblandet Zn-pastaen i et mugghule. Det må utvises forsiktighet for å unngå luftlommer. Uønskede hulrom kan reduseres ved å trykke på formen etter fylling eller under fylling. Fordi den vandige Zn-pastaen er tørr, kan trykket påføres direkte på Zn-pastaen for å skyve ut luftlommer mens du fyller opp mugghulen.
En begrensning av metodene er at Zn-svamp pore struktur er uorden, men Zn og porogen partikkelstørrelser kan brukes til å endre pore morfologi. En mer bestilt og potensielt sterkere og lettere Zn svamp kan fremstilles ved hjelp av additiv tilvirkning. De mekaniske og elektrokjemiske egenskapene til resulterende Zn svamper, men kan justeres av varierende Zn-til-porogen masseforhold og størrelsen og formen på Zn og porogen partikler5,6. En annen potensiell begrensning er at den tørkede Zn-pastaen kan være skjør, så overføring til et nettinghus kan være utfordrende og begrense Zn-svampstørrelsen.
Betydningen av disse metodene med hensyn til eksisterende metoder er at resulterende Zn svamper oppnår lang syklus levetid med høy volumetrisk og areal kapasitet5,6. Resulterende Zn svamper er også mekanisk robust5,6.
Fremtidige anvendelser av prosessene kan i prinsippet tilpasses for å skape andre metallskum for batterier eller andre bruksområder. For eksempel kan jern-, magnesium- eller aluminiumsskum være nyttig som anoder for metall-luft-batterier25,26,27. Spesielt Zn-svampelektroder kan brukes til å lage batterier til en rekke bruksområder som inkluderer wearables, grid storage, personlig elektronikk, elektriske kjøretøy og elektrisk luftfart28.
Et kritisk trinn, som også kan kreve modifikasjon eller feilsøking, er oppvarmingsprosessen. Ovnstemperaturen kan variere. Oppvarmingstiden under N2, nær, men under smeltepunktet til Zn, annealerer Zn-partiklene sammen. Oppvarmingstiden under luft brenner ut gjenværende porogen, smelter Zn og danner et ZnO-lag. Hvis Zn-partiklene ser ut til å fusjonere feil, øker du oppvarmingstiden under N2. Hvis ZnO-laget er for tykt, reduserer du oppvarmingstiden under luft med 10 min eller mer til ønsket tykkelse på termisk oksid oppnås.
Vi merker at et tykt lag av ZnO forbedrer Zn-svampens mekaniske egenskaper, men reduserer også den umiddelbart brukbare kapasiteten til Zn-elektroden. Zn-elektroden kan lades ved å elektrokjemisk konvertere ZnO til metallisk Zn. Stabil sykling på 40% utslippsdybde kan imidlertid oppnås uten forladning5. Hvis ZnO-laget er for tynt, kan Zn-svampen smuldre under håndtering5.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
J.F.P., D.R.R. og J.W.L. har patenter relatert til sinkelektroder: US Patents no. 9802254, 10008711, 10720635 og 10763500 EU Patent no 2926395, og China Patent no. 104813521.
Acknowledgments
Denne forskningen ble finansiert av United States Office of Naval Research.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Corn starch | Argo | Not applicable | This acts as a porogen and viscosity-enhancing agent. |
| Decane | MilliporeSigma | D901 | |
| Medium viscosity water-soluble carboxymethyl cellulose (CMC) sodium salt | MilliporeSigma | C4888-500G | This CMC acts primarily as a viscosity-enhancing agent. |
| Overhead stirrer | Caframo Lab Solutions | BDC3030 | |
| Small cylindrical models for Zn sponges | VWR | 66014-358 | The caps of the vials can be used as molds. |
| Sodium dodecyl sulfate | MilliporeSigma | 436143 | |
| Water-insoluble IonSep CMC 52 preswollen carboxymethyl cellulose resin | BIOpHORETICS | B45019.01 | This CMC acts as a porogen and viscosity-enhancing agent. |
| Zn powder | EverZinc | Custom order |
References
- Parker, J. F., et al. Retaining the 3D Framework of Zinc Sponge Anodes upon Deep Discharge in Zn-Air Cells. ACS Applied Materials & Interfaces. 6 (22), 19471-19476 (2014).
- Parker, J. F., Chervin, C. N., Nelson, E. S., Rolison, D. R., Long, J. W. Wiring zinc in three dimensions re-writes battery performance-dendrite-free cycling. Energy & Environmental Science. 7, 1117-1124 (2014).
- Parker, J. F., et al. Rechargeable nickel-3D zinc batteries: An energy-dense, safer alternative to lithium-ion. Science. 356 (6336), 415-418 (2017).
- Ko, J. S., et al. Robust 3D Zn sponges enable high-power, energy-dense alkaline batteries. ACS Applied Energy Materials. 2 (1), 212-216 (2018).
- Hopkins, B. J., et al. Fabricating architected zinc electrodes with unprecedented volumetric capacity in rechargeable alkaline cells. Energy Storage Materials. 27, 370-376 (2020).
- Hopkins, B. J., et al. Low-cost green synthesis of zinc sponge for rechargeable, sustainable batteries. Sustainable Energy & Fuels. 4, 3363-3369 (2020).
- Yufit, V., et al. Operando Visualization and Multi-scale Tomography Studies of Dendrite Formation and Dissolution in Zinc Batteries. Joule. 3 (2), 485-502 (2019).
- Ashby, M. F., et al. Metal Foams: A Design Guide. , Butterworth-Heinemann. Oxford. (2000).
- Parker, J. F., Ko, J. S., Rolison, D. R., Long, J. W. Translating Materials-Level Performance into Device-Relevant Metrics for Zinc-Based Batteries. Joule. 2 (12), 2519-2527 (2018).
- Hopkins, B. J., Chervin, C. N., Parker, J. F., Long, J. W., Rolison, D. R. An areal-energy standard to validate air-breathing electrodes for rechargeable zinc-air batteries. Advanced Energy Materials. 10 (30), 2001287 (2020).
- Jayasayee, K., et al. Cold Sintering as a Cost-Effective Process to Manufacture Porous Zinc Electrodes for Rechargeable Zinc-Air Batteries. Processes. 8 (5), 592 (2020).
- Chamoun, M., et al. NPG Asia Materials. 7, 178 (2015).
- Kang, Z., et al. 3D Porous Copper Skeleton Supported Zinc Anode toward High Capacity and Long Cycle Life Zinc Ion Batteries. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 7 (3), 3364-3371 (2019).
- Yu, J., et al. Ag-Modified Cu Foams as Three-Dimensional Andoes for Rechargeable Zinc-Air Batteries. ACS Applied Nano Materials. 2 (5), 2679-2688 (2019).
- Stumpp, M., et al. Controlled Electrodeposition of Zinc Oxide on Conductive Meshes and Foams Enabling Its Use as Secondary Anode. Journal of The Electrochemical Society. 165 (10), 461-466 (2018).
- Stock, D., et al. Design Strategy for Zinc Anodes with Enhanced Utilization and Retention: Electrodeposited Zinc Oxide on Carbon Mesh Protected by Ionomeric Layers. ACS Applied Energy Materials. 1 (10), 5579-5588 (2018).
- Li, C., et al. Spatially homogeneous copper foam as surface dendrite-free host for zinc metal anode. Chemical Engineering Journal. 379, 122248 (2020).
- Zhou, Z., et al. Graphene oxide-modified zinc anode for rechargeable aqueous batteries. Chemical Engineering Science. 194, 142-147 (2019).
- McDevitt, K. M., Mumm, D. R., Mohraz, A. Improving Cyclability of ZnO Electrodes through Microstructural Design. ACS Applied Energy Materials. 2 (11), 8107-8117 (2019).
- Wang, C., Zhu, G., Liu, P., Chen, Q. Monolithic Nanoporous Zn Anode for Rechargeable Alkaline Batteries. ACS Nano. 14 (2), 2404-2411 (2020).
- Drillet, J. F., et al. Development of a Novel Zinc/Air Fuel Cell with a Zn Foam Anode, a PVA/KOH Membrane and a MnO2/SiOC-based Air Cathode. ECS Transactions. 28, 13-24 (2010).
- Bozzini, B., et al. Morphological evolution of Zn-sponge electrodes monitored by in situ X-ray computed microtomography. ACS Applied Energy Materials. , (2020).
- Yang, Q., et al. Do Zinc Dendrites Exist in Neutral Zinc Batteries: A Developed Electrohealing Strategy to In Situ Rescue In-Service Batteries. Advanced Materials. 31, 1903778 (2019).
- Yang, Q., et al. Hydrogen-Substituted Graphdiyne Ion Tunnels Directing Concentration Redistribution for Commercial-Grate Dendrite-Free Zinc Anodes. Advanced Materials. 32, 2001755 (2020).
- Narayanan, S. R., et al. Materials challenges and technical approaches for realizing inexpensive and robust iron-air batteries for large-scale energy storage. Solid State Ionics. 216, 105-109 (2012).
- Xiong, H., et al. Effects of Heat Treatment on the Discharge Behavior of Mg-6wt.%Al-1wt.%Sn Alloy as Anode for Magnesium-Air Batteries. Journal of Materials Engineering and Performance. 26, 2901-2911 (2017).
- Hopkins, B. J., Shao-Horn, Y., Hart, D. P. Suppressing corrosion in primary aluminum-air batteries via oil displacement. Science. 362, 658-661 (2018).
- Hopkins, B. J., Long, J. W., Rolison, D. R.
