Summary
Målet med de rapporterade protokollen är att skapa uppladdningsbara zinksvampelektroder som undertrycker dendriter och formförändring i zinkbatterier, såsom nickel-zink eller zink-luft.
Abstract
Vi rapporterar två metoder för att skapa zinksvampelektroder som undertrycker dendritbildning och formförändring för uppladdningsbara zinkbatterier. Båda metoderna kännetecknas av att skapa en pasta gjord av zinkpartiklar, organisk porogen och viskositetshöjande medel som värms upp under en inert gas och sedan luft. Under uppvärmning under inert gas, zinkpartiklarna glödgning tillsammans, och porogen sönderdelas; under luft brinner zinksäkringarna och rest organiska ut, vilket ger ett metallskum eller svamp med öppen cell. Vi justerar zinksvamparnas mekaniska och elektrokemiska egenskaper genom varierande zink-till-porogenmassförhållande, uppvärmningstid under inert gas och luft samt storlek och form på zink- och porogenpartiklarna. En fördel med de rapporterade metoderna är deras förmåga att finjustera zinksvamparkitektur. Den valda storleken och formen på zink- och porogenpartiklarna påverkar porstrukturens morfologi. En begränsning är att resulterande svampar har oordnade porstrukturer som resulterar i låg mekanisk hållfasthet vid lågvolymfraktioner av zink (<30%). Applikationer för dessa zinksvampelektroder inkluderar batterier för nätlagring, personlig elektronik, elfordon och elflyg. Användare kan förvänta sig zinksvampelektroder att cykla upp till 40% av urladdningsdjupet i tekniskt relevanta takt och areal kapacitet utan bildandet av separator-piercing dendriter.
Introduction
Syftet med de rapporterade tillverkningsmetoderna är att skapa zink (Zn) svampelektroder som undertrycker dendritbildning och formförändring. Historiskt sett har dessa problem begränsat cykellivslängden för Zn-batterier. Zinksvampelektroder har löst dessa problem, vilket möjliggör Zn-batterier med längrecykellivslivsliv 1,2,3,4,5,6. Svampstrukturen undertrycker dendritbildning och formförändring eftersom (1) det smälta Zn-ramverket elektriskt binder hela svampens volym; 2. Porerna håller zinkat nära Zn-svampytan. och (3) svampen har en hög yta som minskar lokal strömtäthet under värden som identifierats för groddar i alkaliska elektrolyter7. Men om svampytan är för hög uppstår betydande korrosion5. Om svampporerna är för stora kommer svampen att ha en låg volymetrisk kapacitet5. Om svampporerna är för små kommer Zn-elektroden också att ha otillräcklig elektrolyt för att komma åt Zn under urladdning, vilket resulterar i lågeffekt och kapacitet 5,6.
Logiken bakom de rapporterade tillverkningsmetoderna är att skapa Zn svampar med lämpliga svamp porosities och pordiametrar. Experimentellt finner vi att Zn svampar med porositeter från 50 till 70% och pordiametrar nära 10 μm cyklar bra i fullcelliga batterier och visar låga korrosionshastigheter5. Vi noterar att befintliga metoder för att tillverka kommersiella metallskum misslyckas med att uppnå liknande morfologier på dessalängdskalor 8, så de rapporterade tillverkningsmetoderna behövs.
Fördelarna med de metoder som rapporteras här över alternativ kännetecknas av fin kontroll av svampfunktioner och av förmågan att tillverka stora, täta Zn-svampar med tekniskt relevanta arealkapacitetsvärden5,6,9,10. Alternativa metoder för att skapa Zn skum kanske inte kan skapa jämförbara 10 μm porer med svamp porositeter nära 50%. Sådana alternativ kan dock kräva mindre energi för att tillverka eftersom de undviker bearbetningssteg vid höga temperaturer. Alternativa processer inkluderar följande strategier: kall sintrande Zn partiklar11, deponera Zn på tredimensionella värdstrukturer12,13,14,15,16,17, skära Zn folie i tvådimensionella skum18, och skapa Zn skum via spinodal sönderdelning19 orcol peration upplösning20.
Sammanhanget för de rapporterade metoderna i den bredare delen av den publicerade litteraturen fastställs främst genom arbete från Drillet et al.21. De anpassade metoder för att tillverka porös keramik för att skapa en av de tidigaste rapporterade tredimensionella, om än bräckliga, Zn-skum för batterier. Dessa författare misslyckades dock med att visa laddningsbarhet, sannolikt på grund av den dåliga anslutningen mellan Zn partiklarna. Före uppladdningsbara Zn-svampelektroder var det bästa alternativet till en Zn-folieelektrod en Zn-pulverelektrod, där Zn-pulver blandas med en gelelektrolyt. Zinkpulverelektroder används kommersiellt i primära alkaliska batterier (Zn-MnO2) men har dålig laddningsbarhet eftersom Zn-partiklar passiveras av Znoxid (ZnO), vilket kan öka lokal strömtäthet som sporrar dendrittillväxt3,22. Vi noterar att det finns andra dendrit-suppression strategier som inte involverar skum eller svamparkitekturer 23,24.
De rapporterade Zn-svamptillverkningsmetoderna kräver en rörugn, luft- och kvävegaskällor (N2)och en rökhuv. Alla steg kan utföras vid ett labbbord utan miljökontroll, men avgaser från rörugnen under värmebehandlingen ska ledas till en rökhuv. Resulterande elektroder är lämpliga för dem som är intresserade av att skapa uppladdningsbara Zn-elektroder med hög arealkapacitet (> 10 mAh cmgeo–2)6.
Den första rapporterade tillverkningsmetoden är en emulsionsbaserad väg för att skapa Zn-svampelektroder. Den andra är en vattenbaserad rutt. En fördel med emulsionsvägen är dess förmåga att skapa Zn-pasta som, när den torkas, är lätt att demold från en mögelhåla. En nackdel är dess beroende av dyra material. För den vattenhaltiga vägen kan svampförformningar vara utmanande att demold, men denna process använder billiga och rikliga material.
Båda metoderna innebär att blanda Zn partiklar med en porogen och viskositet-förbättra agent. Den resulterande blandningen värms upp under N2 och andas sedan luft (inte syntetisk luft). Under uppvärmning under N2sönderdelas Zn-partiklarna glödgning och porogenen; under andningsluft smälter de glödgade Zn-partiklarna samman och porogenen brinner ut. Dessa processer ger metallskum eller svampar. Zn-svamparnas mekaniska och elektrokemiska egenskaper kan trimmas av varierande Zn-till-porogen-massaförhållande, uppvärmningstid under N2 och luft samt storlek och form på Zn- och porogenpartiklarna.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. En emulsionsbaserad metod för att skapa Zn-svampelektroder
- Tillsätt 2,054 ml avjoniserat vatten till en 100 ml glasbägare.
- Tillsätt 4,565 ml dekoran till bägaren.
- Rör i 0.1000 ± 0.0003 g natrium dodecylsulfat (SDS) tills det är upplöst.
- Rör i 0,0050 ± 0,0003 g vattenlösligt medelviskositetskarboxymetylcellulosa (CMC) natriumsalt för hand i 5 minuter eller tills CMC är helt upplöst.
OBS: Använd omrörningsverktyg av plast eller plast. Omrörning med verktyg med metallisk yta kan påverka Zn-svampar negativt. - Rör i 0,844 ± 0,002 g vattenlösligt preswollenkarboxymetylcellulosaharts.
OBS: Denna typ av vattenlösligt harts är dyrt (USD 420 kg-1)6. - Rör om blandningen vid 1 000 varv/min i 5 minuter med en överliggande paddelomrörare utrustad med en plastpaddel.
- Häll 50 g Znpulver (genomsnittlig partikelstorlek på 50 μm, innehållande 307 ppm vismut och 307 ppm indium för korrosionsdämpning) i bägaren medan overheadomröraren fortsätter att snurra vid 1 000 varv/min.
- Fortsätt att röra om Zn-pastan i ytterligare 5 minuter i samma hastighet, 1 000 varv/min.
- Stoppa omröraren, ta bort bägaren och utgasa blandningen genom att placera bägaren och dess innehåll under vakuum i 5 minuter i en desiccator vid rumstemperatur.
- Portion Zn pasta i polypropylen formar (~ 10 mm i diameter och ~ 5 mm i höjd) och låt dem torka utomhus över natten. Formen på formen dikterar formen på den torkade pastan och resulterande Zn-svampar.
OBS: Mögelstorlek och form kan variera. Tidigare experiment5 använder framgångsrikt cylindriska formar med diametrar nära 10 mm. Fyll Zn-pastan upp till en höjd av 5 mm eller mindre. Ju kortare höjd, desto kortare är den önskade torktiden. Se Tabell över material för kommersiellt tillgängliga formar. - Ta försiktigt bort de torkade Zn-pastaformerna från formarna och placera dem i ett näthölje som vilar på en hakad aluminiumoxidhållare5,6.
OBS: Tillverka näthölje, till exempel genom att böja en perforerad mässingsplåt i en cylinder med en diameter som är något större än Zn-svampelektrodens önskade diameter. Spraya den perforerade metallplåten med bornitridsmörjmedel efter böjning i önskad form. - Placera enheten i en rörugn (67 mm i diameter) med portar för att flöda gas in och ut ur röret.
OBS: Använd en port (entréporten) för att leda gas in i ugnen. Använd den andra (utgångsporten) för att ventilera ut gas ur rörugnen till en rökhuv. - Rör N2 gas i ugnen i 30 min med en hastighet av 5,7 cm ▼min–1 för att rensa luftugnen.
OBS: Steg 1.13 kan uppnås genom att ansluta en tank med N2-gas med en digitalt styrd flödesmätare till ett rör som är anslutet till en av ingångsportarna. Gasflödesmätare kan styras manuellt eller av en dator. - Gasa N2-gasen till en konstant hastighet av 2,8 cm min–1 efter 30 minuters rensning.
- Programmera ugnen att öka temperaturen linjärt från 20 till 369 °C under loppet av 68 min, håll vid 369 °C i 5 timmar, stig linjärt från 369 till 584 °C under loppet av 105 min och stäng sedan av.
- Starta ugnsprogrammet medan N2-gasen fortsätter att flöda.
- Stoppa manuellt N2-gasflödetefter 5 h temperaturgrepp och rör i andningsluften vid 2,8 cm min–1.
OBS: Steg 1.17 kan uppnås genom att ansluta en andningslufttank (inte syntetisk luft) med en digitalt styrd flödesmätare till ett rör som är anslutet till en extra ingångsport. - När värmeprogrammet har upphört, låt ugnen svalna till rumstemperatur utan aktiv kylning, men håll andningsluften flytande.
- Ta bort de kylda Zn-svamparna och såga dem och/eller slipa dem till önskade dimensioner.
OBS: En mängd olika sågverktyg kan användas, t.ex. Slip- eller diamantblad är lämpliga.
2. En vattenbaserad metod för att skapa Zn-svampelektroder
- Tillsätt 10,5 ml avjoniserat vatten till en 100 mL glasbägare.
- Rör i 0,120 ± 0,001 g vattenlösligt cellulosatuggummi med hög viskositet, även känt som kartongymetylcellulosa (CMC) natriumsalt.
OBS: Använd omrörningsverktyg av plast eller plast. Omrörning med verktyg med metallisk yta kan påverka Zn-svampar negativt. - Virvel och rör om blandningen för hand i 5 minuter eller tills CMC är upplöst.
- Rör i 2.400 ± 0.001 g majsstärkelse medan du virvlar i ytterligare 2 minuter.
- Rör i 120,00 ± 0,01 g Zn-pulver (genomsnittlig partikelstorlek på 50 μm, innehållande 307 ppm vismut och 307 ppm indium för korrosionsdämpning) medan du virvlar i ytterligare 2 minuter.
- Tryck den resulterande Zn-pastan i önskade mögelhålor.
OBS: Mögelstorlek och form kan variera. Tidigare experiment6 använder framgångsrikt cylindriska formar med diametrar nära 10 mm. Fyll Zn-pastan upp till en höjd av 50 mm eller mindre. Den vattenhaltiga Zn-pastan är torrare än emulsionen Zn pasta, så den vattenhaltiga versionen kan användas för att göra större svampar som kräver mindre torktid. Ju kortare höjd, desto kortare är den önskade torktiden. Formen måste kunna delas i hälften eftersom den vattenhaltiga Zn-pastan minimalt kontrakterar efter torkning, till skillnad från emulsionen Zn pasta. Osaltat smör kan användas för att smörja formönorna innan du trycker in den vattenhaltiga Zn-pastan för att hjälpa till att avsalta. Figur 1A visar de specialbearbetade formarna packade med Zn-pasta enligt det vattenbaserade protokollet. Figur 1B visar det handgjorda näthöljet, den hakade aluminiumoxidhållaren och Zn-svampen som är tillverkad med hjälp av den vattenbaserade metoden. - Låt de Zn-pastafyllda forrkorna torka över natten vid 70 °C utomhus i en ugn.
- Följ samma hanterings- och värmebehandlingssteg (1,11–1,19) som beskrivs för emulsionsbaserad metod.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Emulsionsbaserade Zn-svampar som är helt värmebehandlade har densiteter på 2,8 g▼cm–3 medan vattenbaserade svampar närmar sig 3,3 g▼cm–3. Under uppvärmning under luft bildas ett lager ZnO på Zn-ytorna, som bör ha en tjocklek av 0,5–1,0 μm (observeras med skanningselektronmikroskopi)5. Fast ämne i de resulterande svamparna ska vara 72 % Zn (emulsionsversion) eller 78 % Zn (vattenhaltig version) medan resten är ZnO (mätt med röntgendiffraktion)6. Båda svamparna ska ha porositeter nära 50%, pordiameterfördelningar centrerade på 10 μm och specifika ytor på 4,0 m2▼g–1 (mätt via kvicksilverintrång porosmetri)6. Draghållfasthet hos båda svamparna ska vara 1,1–1,2 MPa (mätt med diametralkompression) 5,6. Vi noterar att svamparna ska vara styva och spröda. Tvärsnitt av Zn-svamparna bör likna dem som visas i figur 2A,B. Om alla egenskaper hos de tillverkade svamparna faller inom de medföljande intervallen är resultatet positivt; Om inte, är resultatet negativt.
Med de angivna egenskaperna cyklar Zn-svampar bra i korrekt konstruerade batterier. Deras prestanda beror också på motelektrod, elektrolyt, separator och cellkonstruktion; konstruktion av tillförlitliga hela celler ligger utanför detta pappers räckvidd. För att testa Zn-svamparnas elektrokemiska giltighet rekommenderar vi att du skördar kommersiella motelektroder från nickelmetallhydridbatterier5,6. Forma en Zn-svamp för att ha en diameter på 10 mm och 0,5 mm. Cykla denna svamp vid 20 mA▼cmgeo–2 (geometriskt område) för urladdning och 10 mA▼cmgeo–2 för laddning i en nickel-zinkcell enligtlitteraturen 5. Om man antar lämplig konstruktion bör Zn-svampelektroden visa cykelstabilitet med en gravimetrisk kapacitet på 328 mA▼h▼gsvamp-1 (per gram ZnO@Zn-svampelektrod) som visas i figur 2C, som kartlägger till 43% urladdningsdjup (kvoten för gravimetrisk urladdningskapacitet med avseende på varje atom av Zn i elektroden dividerat med Zns teoretiska gravimetriska kapacitet). Efter omfattande cykling observeras inga dendriter genom skanning av elektronmikroskopi (Figur 3). Röntgendiffraktion kan användas för att spåra laddningstillståndet för Zn-svampelektroden genom att övervaka Zn- och ZnO-reflektioner1. Vi noterar att ytan på Zn svamp genomgår omstrukturering under cykling. Ju djupare utsläppsnivån är och ju större cykellivslängd, desto större blir omstruktureringen5. Dessa faktorer bidrar till skillnaden i ytmorfologi som visas i figur 3A,B. Om denna laddningsbara kapacitet uppnås är resultatet positivt. Om inte, är resultatet negativt och kan orsakas av antingen Zn-svampen, dålig cellkonstruktion eller fel på andra cellkomponenter.
Figur 1: Zinksvampar före och efter värmebehandling med hjälp av vattenbaserad metod. (A) Foto av specialbearbetade formar tillverkade av Delrin eller polyoxymeten (POM) som är förpackade med Zn pasta innan uppvärmning sker. B)Foto av handgjorda näthöljen, hakad aluminiumoxidhållare och resulterande Zn-svamp efter värmebehandling. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 2: Zinksvampmorfologi och elektrokemisk prestanda. Scanning av elektronmikrografer av tvärsnittssvamp(A)emulsionbaserad Zn-svamp och (B) vattenbaserad Zn-svamp. (C) Spänning kontra tid för en emulsionsbaserad svamp cyklad i en nickel-zinkcell som släpps ut vid 20 mA▼cmgeo–2 och laddas vid 10 mA▼cmgeo–2 med en gravimetrisk kapacitet på 328 mA▼h▼gsvamp–1. Data anpassade från Hopkins et al.5,6. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 3: Zinksvampelektroder undertrycker dendritbildning. Emulsionsbaserad Zn-svamp (A) före och (B) efter elektrokemisk cykling. Data anpassade från Hopkins et al.5. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Ändringar och felsökning i samband med dessa protokoll inkluderar att fylla den nyblandade Zn-pastan i en mögelhåla. Försiktighet bör vidtas för att undvika luftfickor. Oönskade hålrum kan minskas genom att knacka på formen efter fyllning eller vid fyllning. Eftersom den vattenhaltiga Zn-pastan är torr kan tryck appliceras direkt på Zn-pastan för att trycka ut luftfickorna medan du fyller upp mögelhålan.
En begränsning av metoderna är att Zn-svamp por struktur är oordnad, men Zn och porogen partikel storlekar kan användas för att ändra por morfologi. En mer beställd och potentiellt starkare och lättare Zn svamp kan tillverkas med hjälp av additiv tillverkning. De mekaniska och elektrokemiska egenskaperna hos resulterande Zn-svampar kan dock justeras av varierande Zn-till-porogen-massaförhållande och storleken och formen på Zn- och porogenpartiklarna5,6. En annan potentiell begränsning är att den torkade Zn-pastan kan vara bräcklig, så att överföra den till ett näthölje kan vara utmanande och begränsa Zn-svampstorleken.
Betydelsen av dessa metoder med avseende på befintliga metoder är att resulterande Zn svampar uppnår lång cykellivslängd med hög volymetrisk och arealkapacitet 5,6. Resulterande Zn svampar är också mekaniskt robusta5,6.
Framtida tillämpningar av processerna skulle i princip kunna anpassas för att skapa andra metallskum för batterier eller andra tillämpningar. Till exempel kan järn-, magnesium- eller aluminiumskum vara användbara som anoder för metall-luftbatterier25,26,27. Zn-svamp elektroder, i synnerhet, kan användas för att skapa batterier för en rad applikationer som inkluderar bärbara, nätlagring, personlig elektronik, elfordon och elflyg28.
Ett kritiskt steg, som också kan kräva modifiering eller felsökning, är uppvärmningsprocessen. Ugnstemperaturerna kan variera. Uppvärmningstiden under N2, nära men under smältpunkten av Zn, glödgar Zn-partiklarna tillsammans. Uppvärmningstiden under luft bränner ut restporogenen, smälter Zn och bildar ett ZnO-skikt. Om Zn-partiklarna verkar smält felaktigt, öka uppvärmningstiden under N2. Om ZnO-skiktet är för tjockt, minska uppvärmningstiden under luft med 10 minuter eller mer tills önskad tjocklek på termisk oxid uppnås.
Vi noterar att ett tjockt lager ZnO förbättrar Zn-svampens mekaniska egenskaper men minskar också Zn-elektrodens omedelbart användbara kapacitet. Zn-elektroden kan laddas genom att elektrokemiskt omvandla ZnO till metallisk Zn. Stabil cykling med 40% urladdningsdjup kan dock uppnås utan någon förladdning5. Om ZnO-skiktet är för tunt kan Zn-svampen smulas sönder under hantering5.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
J.F.P., D.R.R., och J.W.L. innehar patent relaterade till zinkelektroder: AMERIKANSKA patent nr 9802254, 10008711, 10720635 och 10763500, EU-patent nr 2926395 och Kina Patent nr 104813521.
Acknowledgments
Denna forskning finansierades 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.
