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Biodegradable Electrolyte toward Green Flexible Zinc–Air Batteries
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2024-11-08 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c05450 Mengjiao Li, Tao Xu, Lingjun Huang, Zhidi Hu, Caiyuan Zhou, Duoduo Li, Jing Zhang, Enlai Hu, Zhongwei Chen
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2024-11-08 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c05450 Mengjiao Li, Tao Xu, Lingjun Huang, Zhidi Hu, Caiyuan Zhou, Duoduo Li, Jing Zhang, Enlai Hu, Zhongwei Chen
The continuous development of flexible electronics has driven researchers to intensively study zinc–air batteries with a theoretical high energy density, low cost, and high safety. However, conventional zinc–air batteries suffer from safety problems, such as electrolyte leakage. Therefore, the development of a green, renewable, and biodegradable solid electrolyte is urgently needed. In this work, a polymer electrolyte based on soybean protein isolate with high hydrophilicity, biodegradability, and ionic conductivity up to 0.024 S cm–1 is designed and applied to zinc–air batteries. The activation energy is obtained by calculating the slope of ln(σ) versus (1000/T) according to the Arrhenius equation, and OH– transport is mainly controlled by the Grotthuss mechanism. The resulting solid-state zinc–air battery has a stable discharge plateau of 1.2 V at 10 mA cm–2, a peak power density of up to 80 mW cm–2, and a long cycle stability of around 4300 min. This study provides a new option for designing green, economical, and biodegradable solid electrolyte and flexible sustainable energy storage devices from biomass.
中文翻译:
面向绿色柔性锌空气电池的可生物降解电解质
柔性电子学的不断发展促使研究人员深入研究理论上能量密度高、成本低、安全性高的锌-空气电池。然而,传统的锌空气电池存在安全问题,例如电解液泄漏。因此,迫切需要开发一种绿色、可再生和可生物降解的固体电解质。在这项工作中,设计了一种基于大豆分离蛋白的聚合物电解质,具有高亲水性、生物降解性和高达 0.024 S cm–1 的离子电导率,并将其应用于锌空气电池。活化能是通过根据 Arrhenius 方程计算 ln(σ) 与 (1000/T) 的斜率获得的,OH– 传输主要由格罗图斯机制控制。所得的固态锌空气电池在 10 mA cm–2 时具有 1.2 V 的稳定放电平台,峰值功率密度高达 80 mW cm–2,以及约 4300 分钟的长循环稳定性。本研究为利用生物质设计绿色、经济、可生物降解的固体电解质和柔性可持续储能装置提供了新的选择。
更新日期:2024-11-08
中文翻译:
面向绿色柔性锌空气电池的可生物降解电解质
柔性电子学的不断发展促使研究人员深入研究理论上能量密度高、成本低、安全性高的锌-空气电池。然而,传统的锌空气电池存在安全问题,例如电解液泄漏。因此,迫切需要开发一种绿色、可再生和可生物降解的固体电解质。在这项工作中,设计了一种基于大豆分离蛋白的聚合物电解质,具有高亲水性、生物降解性和高达 0.024 S cm–1 的离子电导率,并将其应用于锌空气电池。活化能是通过根据 Arrhenius 方程计算 ln(σ) 与 (1000/T) 的斜率获得的,OH– 传输主要由格罗图斯机制控制。所得的固态锌空气电池在 10 mA cm–2 时具有 1.2 V 的稳定放电平台,峰值功率密度高达 80 mW cm–2,以及约 4300 分钟的长循环稳定性。本研究为利用生物质设计绿色、经济、可生物降解的固体电解质和柔性可持续储能装置提供了新的选择。