
Citation: Meng-Yin Wang, Ruo-Bei Huang, Jian-Feng Xiong, Jing-Hua Tian, Jian-Feng Li, Zhong-Qun Tian. Critical Role and Recent Development of Separator in Zinc-Air Batteries[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2024, 40(6): 230701. doi: 10.3866/PKU.WHXB202307017

锌-空气电池隔膜的关键作用及其最新研究进展
English
Critical Role and Recent Development of Separator in Zinc-Air Batteries

-
Key words:
- Separator
- / Ion selectivity
- / Ion conductivity
- / Stability
- / Zinc-air battery
-
-
[1]
Liu, J. -N.; Zhao, C. -X.; Wang, J.; Ren, D.; Li, B. -Q.; Zhang, Q. Energy Environ. Sci. 2022, 15, 4542. doi: 10.1039/d2ee02440c
-
[2]
Harting, K.; Kunz, U.; Turek, T. Z. Phys. Chem. 2012, 226, 151. doi: 10.1524/zpch.2012.0152
-
[3]
Fu, J.; Cano, Z. P.; Park, M. G.; Yu, A.; Fowler, M.; Chen, Z. Adv. Mater. 2017, 29, 1604685. doi: 10.1002/adma.201604685
-
[4]
Zhu, X.; Hu, C.; Amal, R.; Dai, L.; Lu, X. Energy Environ. Sci. 2020, 13, 4536. doi: 10.1039/d0ee02800b
-
[5]
Park, J. E.; Lim, M. S.; Kim, J. K.; Choi, H. J.; Sung, Y. -E.; Cho, Y. -H. J. Ind. Eng. Chem. 2019, 69, 161. doi: 10.1016/j.jiec.2018.09.023
-
[6]
Qaseem, A.; Chen, F.; Qiu, C.; Mahmoudi, A.; Wu, X.; Wang, X.; Johnston, R. L. Part. Part. Syst. Charact. 2017, 34, 1700097. doi: 10.1002/ppsc.201700097
-
[7]
Chakkaravarthy, C.; Waheed, A. K. A.; Udupa, H. V. K. J. Power Sources 1981, 6, 203. doi: 10.1016/0378-7753(81)80027-4
-
[8]
Zheng, Q.; Zhang, Y.; Su, C.; Zhao, L.; Guo, Y. Asia-Pac. J. Chem. Eng. 2022, 17, e2776. doi: 10.1002/apj.2776
-
[9]
Liu, H.; Liu, Q.; Wang, Y.; Wang, Y.; Chou, S.; Hu, Z.; Zhang, Z. Chin. Chem. Lett. 2022, 33, 683. doi: 10.1016/j.cclet.2021.07.038
-
[10]
Niu, Y.; Gong, S.; Liu, X.; Xu, C.; Xu, M.; Sun, S. -G.; Chen, Z. eScience 2022, 2, 546. doi: 10.1016/j.esci.2022.05.001
-
[11]
Dong, F.; Wu, M.; Chen, Z.; Liu, X.; Zhang, G.; Qiao, J.; Sun, S. Nano-Micro Lett. 2022, 14, 36. doi: 10.1007/s40820-021-00768-3
-
[12]
张晓茹, 许跃峰, 沈守宇, 陈媛, 黄令, 李君涛, 孙世刚. 物理化学学报, 2017, 33, 2237. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705231Zhang, X. R.; Xu, Y. F.; Shen, S. Y.; Chen, Y.; Huang, L.; Li, J. T.; Sun, S. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33, 2237. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705231
-
[13]
肖瑶, 裴煜, 胡一帆, 马汝广, 王德义, 王家成. 物理化学学报, 2021, 37, 2009051. doi: 10.3866/PKU.WHXB202009051Xiao, Y.; Pei, Y.; Hu, Y. F.; Ma, R. G.; Wang, D. Y.; Wang, J. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37, 2009051. doi: 10.3866/PKU.WHXB202009051
-
[14]
Prakoso, B.; Mahbub, M. A. A.; Yilmaz, M.; Khoiruddin; Wenten, I. G.; Handoko, A. D.; Sumboja, A. Chemnanomat 2021, 7, 354. doi: 10.1002/cnma.202000672
-
[15]
Zhao, Z.; Fan, X.; Ding, J.; Hu, W.; Zhong, C.; Lu, J. ACS Energy Lett. 2019, 4, 2259. doi: 10.1021/acsenergylett.9b01541
-
[16]
Jeong, B. J.; Jo, Y. N. Appl. Sci. -Basel 2021, 11, 11675. doi: 10.3390/app112411675
-
[17]
Chen, C. -Y.; Matsumoto, K.; Kubota, K.; Hagiwara, R.; Xu, Q. Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1900196. doi: 10.1002/aenm.201900196
-
[18]
Thomas, S.; Cole, I. S.; Sridhar, M.; Birbilis, N. Electrochim. Acta 2013, 97, 192. doi: 10.1016/j.electacta.2013.03.008
-
[19]
Lee, S. H.; Ryu, K. S. Bull. Korean Chem. Soc. 2017, 38, 523. doi: 10.1002/bkcs.11149
-
[20]
Kim, H. S.; Jo, Y. N.; Lee, W. J.; Kim, K. J.; Lee, C. W. Electroanalysis 2015, 27, 517. doi: 10.1002/elan.201400457
-
[21]
Clark, S.; Mainar, A. R.; Iruin, E.; Colmenares, L. C.; Blazquez, J. A.; Tolchard, J. R.; Jusys, Z.; Horstmann, B. Adv. Energy Mater. 2020, 10, 1903470. doi: 10.1002/aenm.201903470
-
[22]
Ingale, P.; Sakthivel, M.; Drillet, J. F. J. Electrochem. Soc. 2017, 164, H5224. doi: 10.1149/2.0351708jes
-
[23]
Dai, G.; Lu, L.; Shim, J.; Lee, H. T. Korean Hydrogen New Energ. Soc. 2021, 32, 401. doi: 10.7316/KHNES.2021.32.5.401
-
[24]
Sumboja, A.; Ge, X.; Zheng, G.; Goh, F. W. T.; Hor, T. S. A.; Zong, Y.; Liu, Z. J. Power Sources 2016, 332, 330. doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.09.142
-
[25]
Goh, F. W. T.; Liu, Z.; Hor, T. S. A.; Zhang, J.; Ge, X.; Zong, Y.; Yu, A.; Khoo, W. J. Electrochem. Soc. 2014, 161, A2080. doi: 10.1149/2.0311414jes
-
[26]
Han, J. W.; Jo, Y. N. Kor. J. Mater. Res. 2019, 29, 798. doi: 10.3740/mrsk.2019.29.12.798
-
[27]
Mainar, A. R.; Iruin, E.; Colmenares, L. C.; Blazquez, J. A.; Grande, H. -J. Energy Sci. Eng. 2018, 6, 174. doi: 10.1002/ese3.191
-
[28]
Mainar, A. R.; Leonet, O.; Bengoechea, M.; Boyano, I.; de Meatza, I.; Kvasha, A.; Guerfi, A.; Alberto Blazquez, J. Int. J. Energy Res. 2016, 40, 1032. doi: 10.1002/er.3499
-
[29]
Yang, D.; Chen, D.; Jiang, Y.; Ang, E. H.; Feng, Y.; Rui, X.; Yu, Y. Carbon Energy 2021, 3, 50. doi: 10.1002/cey2.88
-
[30]
Tan, P.; Chen, B.; Xu, H.; Zhang, H.; Cai, W.; Ni, M.; Liu, M.; Shao, Z. Energy Environ. Sci. 2017, 10, 2056. doi: 10.1039/c7ee01913k
-
[31]
Liu, Q.; Liu, R.; He, C.; Xia, C.; Guo, W.; Xu, Z. -L.; Xia, B. Y. eScience 2022, 2, 453. doi: 10.1016/j.esci.2022.08.004
-
[32]
Tsehaye, M. T.; Alloin, F.; Iojoiu, C.; Tufa, R. A.; Aili, D.; Fischer, P.; Velizarov, S. J. Power Sources 2020, 475, 228689. doi: 10.1016/j.jpowsour.2020.228689
-
[33]
Zhu, A. L.; Wilkinson, D. P.; Zhang, X.; Xing, Y.; Rozhin, A. G.; Kulinich, S. A. J. Energy Storage 2016, 8, 35. doi: 10.1016/j.est.2016.09.007
-
[34]
Hwang, H. J.; Chi, W. S.; Kwon, O.; Lee, J. G.; Kim, J. H.; Shul, Y. -G. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 26298. doi: 10.1021/acsami.6b07841
-
[35]
Zhao, C. -X.; Yu, L.; Liu, J. -N.; Wang, J.; Yao, N.; Li, X. -Y.; Chen, X.; Li, B. -Q.; Zhang, Q. Angew. Chem. -Int. Ed. 2022, 61, e202208042. doi: 10.1002/anie.202208042
-
[36]
Zhao, C. -X.; Liu, J. -N.; Yao, N.; Wang, J.; Ren, D.; Chen, X.; Li, B. -Q.; Zhang, Q. Angew. Chem. -Int. Ed. 2021, 60, 15281. doi: 10.1002/anie.202104171
-
[37]
Sangeetha, T.; Chen, P. -T.; Yan, W. -M.; Huang, K. D. Energy 2020, 197, 117181. doi: 10.1016/j.energy.2020.117181
-
[38]
Zhong, Y.; Liu, B.; Zhao, Z.; Shen, Y.; Liu, X.; Zhong, C. Energies 2021, 14, 2607. doi: 10.3390/en14092607
-
[39]
Lu, C. -T.; Zhu, Z. -Y.; Chen, S. -W.; Chang, Y. -L.; Hsueh, K. -L. Batteries-Basel 2022, 8, 92. doi: 10.3390/batteries8080092
-
[40]
Mainar, A. R.; Iruin, E.; Colmenares, L. C.; Kvasha, A.; de Meatza, I.; Bengoechea, M.; Leonet, O.; Boyano, I.; Zhang, Z.; Alberto Blazquez, J. J. Energy Storage 2018, 15, 304. doi: 10.1016/j.est.2017.12.004
-
[41]
Zhu, Y.; Yue, K.; Xia, C.; Zaman, S.; Yang, H.; Wang, X.; Yan, Y.; Xia, B. Y. Nano-Micro Lett. 2021, 13, 137. doi: 10.1007/s40820-021-00669-5
-
[42]
Yao, Z. -C.; Tang, T.; Hu, J. -S.; Wan, L. -J. Energy Fuels 2021, 35, 6380. doi: 10.1021/acs.energyfuels.1c00275
-
[43]
Abbasi, A.; Xu, Y.; Khezri, R.; Etesami, M.; Lin, C.; Kheawhom, S.; Lu, Y. Mater. Today Sustain. 2022, 18, 100126. doi: 10.1016/j.mtsust.2022.100126
-
[44]
Leong, K. W.; Wang, Y.; Ni, M.; Pan, W.; Luo, S.; Leung, D. Y. C. Renew. Sust. Energ. Rev. 2022, 154, 111771. doi: 10.1016/j.rser.2021.111771
-
[45]
Chen, X.; Zhou, Z.; Karahan, H. E.; Shao, Q.; Wei, L.; Chen, Y. Small 2018, 14, 1801929. doi: 10.1002/smll.201801929
-
[46]
Marcus, K.; Liang, K.; Niu, W.; Yang, Y. J. Phys. Chem. Lett. 2018, 9, 2746. doi: 10.1021/acs.jpclett.8b00925
-
[47]
Kim, H. -W.; Lim, J. -M.; Lee, H. -J.; Eom, S. -W.; Hong, Y. T.; Lee, S. -Y. J. Mater. Chem. A 2016, 4, 3711. doi: 10.1039/c5ta09576j
-
[48]
Thuy Nguyen Thanh, T.; Chung, H. -J.; Ivey, D. G. Electrochim. Acta 2019, 327, 135021. doi: 10.1016/j.electacta.2019.135021
-
[49]
Bonnick, P.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 2012, 159, A981. doi: 10.1149/2.023207jes
-
[50]
Saputra, H.; Othman, R.; Sutjipto, A. G. E.; Muhida, R. J. Membr. Sci. 2011, 367, 152. doi: 10.1016/j.memsci.2010.10.061
-
[51]
Xu, N.; Zhang, Y.; Wang, M.; Fan, X.; Zhang, T.; Peng, L.; Zhou, X. -D.; Qiao, J. Nano Energy 2019, 65, 104021. doi: 10.1016/j.nanoen.2019.104021
-
[52]
Wang, Q.; Feng, Q.; Lei, Y.; Tang, S.; Xu, L.; Xiong, Y.; Fang, G.; Wang, Y.; Yang, P.; Liu, J.; Liu, W.; Xiong, X. Nat. Commun. 2022, 13, 3689. doi: 10.1038/s41467-022-31383-4
-
[53]
Sankaralingam, R. K.; Seshadri, S.; Sunarso, J.; Bhatt, A. I.; Kapoor, A. In PVA-Based KOH Polymer Gel Electrolyte as a Membrane Separator for Zinc-Air Flow Battery, 1st International Conference on Energy Materials (ICEM), Xiamen Univ, Electr Network, Nov 05–08, 2022; Wee-Jun Ong, Ka Lun Wong, Eds.; Elsevier: Amsterdam, 2021; pp. 1649–1654.
-
[54]
Yang, C. C.; Lin, S. J. J. Power Sources 2002, 112, 497. doi: 10.1016/s0378-7753(02)00438-x
-
[55]
Xu, M.; Dou, H.; Zhang, Z.; Zheng, Y.; Ren, B.; Ma, Q.; Wen, G.; Luo, D.; Yu, A.; Zhang, L.; et al. Angew. Chem. -Int. Ed. 2022, 61, e202117703. doi: 10.1002/anie.202117703
-
[56]
Arora, P.; Zhang, Z. J. Chem. Rev. 2004, 104, 4419. doi: 10.1021/cr020738u
-
[57]
Pleha, D.; Dvorak, P.; Kunovjanek, M.; Musil, M.; Cech, O. In Battery Separators, International Meeting on Advanced Batteries, Accumulators and Fuel Cells-12 (ABAF-12), Brno Univ Technol, Brno, Czech Republic, Sep. 11–14, 2012; Vondrak, J (Vondrak, J); Sedlarikova, M (Sedlarikova, M); Vanysek, P (Vanysek, P), Eds.; The Electrochemical Society: Pennington, 2011; pp. 153–158.
-
[58]
Ma, L.; Chen, S.; Wang, D.; Yang, Q.; Mo, F.; Liang, G.; Li, N.; Zhang, H.; Zapien, J. A.; Zhi, C. Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1803046. doi: 10.1002/aenm.201803046
-
[59]
Kwon, O.; Hwang, H. J.; Ji, Y.; Jeon, O. S.; Kim, J. P.; Lee, C.; Shul, Y. G. Sci. Rep. 2019, 9, 3175. doi: 10.1038/s41598-019-38552-4
-
[60]
Plaimer, M.; Breitfuss, C.; Sinz, W.; Heindl, S. F.; Ellersdorfer, C.; Steffan, H.; Wilkening, M.; Hennige, V.; Tatschl, R.; Geier, A.; et al. J. Power Sources 2016, 306, 702. doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.12.047
-
[61]
Abbasi, A.; Hosseini, S.; Somwangthanaroj, A.; Mohamad, A. A.; Kheawhom, S. Int. J. Mol. Sci. 2019, 20, 3678. doi: 10.3390/ijms20153678
-
[62]
Lee, H. -J.; Lim, J. -M.; Kim, H. -W.; Jeong, S. -H.; Eom, S. -W.; Hong, Y. T.; Lee, S. -Y. J. Membr. Sci. 2016, 499, 526. doi: 10.1016/j.memsci.2015.10.038
-
[63]
Tsehaye, M. T.; Gebreslassie, G. T.; Choi, N. H.; Milian, D.; Martin, V.; Fischer, P.; Tubke, J.; El Kissi, N.; Donten, M. L.; Alloin, F.; et al. Molecules 2021, 26, 4062. doi: 10.3390/molecules26134062
-
[64]
Tsehaye, M. T.; Choi, N. H.; Fischer, P.; Tubke, J.; Planes, E.; Alloin, F.; Iojoiu, C. ACS Appl. Energ. Mater. 2022, 5, 7069. doi: 10.1021/acsaem.2c00697
-
[65]
Dewi, E. L.; Oyaizu, K.; Nishide, H.; Tsuchida, E. J. Power Sources 2003, 115, 149. doi: 10.1016/s0378-7753(02)00650-x
-
[66]
Nanthapong, S.; Kheawhom, S.; Klaysom, C. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 7052. doi: 10.3390/ijms21197052
-
[67]
Zuo, Y.; Wang, K.; Zhao, S.; Wei, M.; Liu, X.; Zhang, P.; Xiao, Y.; Xiong, J. Chem. Eng. J. 2022, 430, 132996. doi: 10.1016/j.cej.2021.132996
-
[68]
Fu, J.; Zhang, J.; Song, X.; Zarrin, H.; Tian, X.; Qiao, J.; Rasen, L.; Li, K.; Chen, Z. Energy Environ. Sci. 2016, 9, 663. doi: 10.1039/c5ee03404c
-
[69]
滕浩天, 王文涛, 韩晓峰, 郝翔, 杨瑞枝, 田景华. 物理化学学报, 2023, 39, 2107017. doi: 10.3866/PKU.WHXB202107017Teng, H. -T.; Wang, W. -T.; Han, X. -F.; Hao, X.; Yang, R.; Tian, J. -H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2023, 39, 2107017. doi: 10.3866/PKU.WHXB202107017
-
[70]
Wu, G. M.; Lin, S. J.; Yang, C. C. J. Membr. Sci. 2006, 280, 802. doi: 10.1016/j.memsci.2006.02.037
-
[71]
Zhang, G.; Cai, X.; Li, C.; Yao, J.; Tian, Z.; Zhang, F.; Liu, Y.; Liu, W.; Zhang, X. Int. J. Biol. Macromol. 2022, 221, 446. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.09.005
-
[72]
Miao, H.; Chen, B.; Li, S.; Wu, X.; Wang, Q.; Zhang, C.; Sun, Z.; Li, H. J. Power Sources 2020, 450, 227653. doi: 10.1016/j.jpowsour.2019.227653
-
[73]
Wu, G. M.; Lin, S. J.; You, J. H.; Yang, C. C. Mater. Chem. Phys. 2008, 112, 798. doi: 10.1016/j.matchemphys.2008.06.058
-
[74]
Zhang, Y.; Li, C.; Cai, X.; Yao, J.; Li, M.; Zhang, X.; Liu, Q. Electrochim. Acta 2016, 220, 635. doi: 10.1016/j.electacta.2016.10.103
-
[75]
Wang, M.; Xu, N.; Fu, J.; Liu, Y.; Qiao, J. J. Mater. Chem. A 2019, 7, 11257. doi: 10.1039/c9ta02314c
-
[76]
Cai, X.; Zhang, Y.; Li, C.; Zhang, G.; Wang, X.; Zhang, X.; Wang, Q.; Wang, F. Membranes. 2021, 11, 224. doi: 10.3390/membranes11030224
-
[77]
Liu, X.; Fan, X.; Liu, B.; Ding, J.; Deng, Y.; Han, X.; Zhong, C.; Hu, W. Adv. Mater. . 2021, 33, 2006461. doi: 10.1002/adma.202006461
-
[78]
Singh, G.; Kumar, M.; Thomas, T. S.; Nagaiah, T. C.; Mandal, D. ACS Appl. Energ. Mater. 2021, 4, 14689. doi: 10.1021/acsaem.1c03318
-
[79]
Sapkota, P.; Kim, H. J. Ind. Eng. Chem. 2010, 16, 39. doi: 10.1016/j.jiec.2010.01.024
-
[80]
You, X.; Qiao, C.; Peng, D.; Liu, W.; Li, C.; Zhao, H.; Qi, H.; Cai, X.; Shao, Y.; Shi, X. Polymers 2021, 13, 9. doi: 10.3390/polym13010009
-
[81]
Zhao, N.; Wu, F.; Xing, Y.; Qu, W.; Chen, N.; Shang, Y.; Yan, M.; Li, Y.; Li, L.; Chen, R. ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 15537. doi: 10.1021/acsami.9b00758
-
[82]
Song, Z.; Liu, X.; Ding, J.; Liu, J.; Han, X.; Deng, Y.; Zhong, C.; Hu, W. ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 49801. doi: 10.1021/acsami.2c14470
-
[83]
Yang, C. C.; Lin, S. J. J. Appl. Electrochem. 2003, 33, 777. doi: 10.1023/a:1025514620869
-
[84]
Fan, X.; Liu, J.; Song, Z.; Han, X.; Deng, Y.; Zhong, C.; Hu, W. Nano Energy 2019, 56, 454. doi: 10.1016/j.nanoen.2018.11.057
-
[85]
Zuo, Y.; Zhang, W.; Wei, M.; Zhang, P.; Zhao, S.; Pei, P.; Qiu, L.; Wang, H.; Meng, Z.; Wang, K. Energy Storage Mater. 2022, 53, 136. doi: 10.1016/j.ensm.2022.08.047
-
[86]
Song, Z.; Ding, J.; Liu, B.; Liu, X.; Han, X.; Deng, Y.; Hu, W.; Zhong, C. Adv. Mater. 2020, 32, 1908127. doi: 10.1002/adma.201908127
-
[87]
Zhang, P.; Wang, K.; Zuo, Y.; Wei, M.; Wang, H.; Chen, Z.; Shang, N.; Pei, P. ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 49109. doi: 10.1021/acsami.2c13625
-
[88]
Li, M.; Liu, B.; Fan, X.; Liu, X.; Liu, J.; Ding, J.; Han, X.; Deng, Y.; Hu, W.; Zhong, C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 28909. doi: 10.1021/acsami.9b09086
-
[89]
Liu, Q.; Xia, C.; He, C.; Guo, W.; Wu, Z. P.; Li, Z.; Zhao, Q.; Xia, B. Y. Angew. Chem. -Int. Ed. 2022, 61, e202210567. doi: 10.1002/anie.202210567
-
[90]
Park, J.; Park, M.; Nam, G.; Lee, J. -S.; Cho, J. Adv. Mater. 2015, 27, 1396. doi: 10.1002/adma.201404639
-
[91]
Gu, C.; Xie, X. -Q.; Liang, Y.; Li, J.; Wang, H.; Wang, K.; Liu, J.; Wang, M.; Zhang, Y.; Li, M.; et al. Energy Environ. Sci. 2021, 14, 4451. doi: 10.1039/d1ee01134k
-
[92]
Sun, N.; Lu, F.; Yu, Y.; Su, L.; Gao, X.; Zheng, L. ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 11778. doi: 10.1021/acsami.0c00325
-
[1]
-

计量
- PDF下载量: 2
- 文章访问数: 1048
- HTML全文浏览量: 128