LH
Lei Hou
Author with expertise in Chemistry and Applications of Metal-Organic Frameworks
Achievements
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
16
(19% Open Access)
Cited by:
5,552
h-index:
64
/
i10-index:
210
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Antifreezing Hydrogel Electrolyte with Ternary Hydrogen Bonding for High‐Performance Zinc‐Ion Batteries

Siwen Huang et al.Feb 5, 2022
The new-generation flexible aqueous zinc-ion batteries require enhanced mechanical properties and ionic conductivities at low temperature for practical applications. This fundamentally means that it is desired that the hydrogel electrolyte possesses antifreezing merits to resist flexibility loss and performance decrease at subzero temperatures. Herein, a highly flexible polysaccharide hydrogel is realized in situ and is regulated in zinc-ion batteries through the Hofmeister effect with low-concentration Zn(ClO4 )2 salts to satisfy the abovementioned requirements. The chaotropic ClO4- anions, water, and polymer chains can form ternary and weak hydrogen bonding (HB), which enables the polymer chains to have improved mechanical properties, breaks the HB of water to remarkably decrease the electrolyte freezing point, and reduces the amounts of free water for effective side reactions and dendrite inhibition. Consequently, even at -30 °C, the Zn(ClO4 )2 in situ optimized hydrogel electrolyte features a high ionic conductivity of 7.8 mS cm-1 and excellent flexibility, which enables a Zn/polyaniline (PANI) battery with a reversible capacity of 70 mA h g-1 under 5 A g-1 for 2500 cycles, and renderd the flexible full battery with excellent cycling performances under different bending angles. This work provides a new pathway for designing high-performance antifreezing flexible batteries via the Hofmeister effect.
0

Immunizing Aqueous Zn Batteries against Dendrite Formation and Side Reactions at Various Temperatures via Electrolyte Additives

Doudou Feng et al.Sep 15, 2021
Abstract Aqueous Zn‐ion batteries own great potential on next generation wearable batteries due to the high safety and low cost. However, the uncontrollable dendrites growth and the negligible subzero temperature performance impede the batteries practical applications. Herein, it is demonstrated that dimethyl sulfoxide (DMSO) is an effective additive in ZnSO 4 electrolyte for side reactions and dendrites suppression by regulating the Zn‐ion solvation structure and inducing the Zn 2+ to form the more electrochemical stable (002) basal plane, via the higher absorption energy of DMSO with Zn 2+ and (002) plane. Moreover, the stable reconstructed hydrogen bonds between DMSO and H 2 O dramatically lower the freezing point of the electrolyte, which significantly increases the ionic conductivity and cycling performance of the aqueous batteries at subzero temperatures. As a consequence, the symmetrical Zn/Zn cell can be kept stable for more than 2100 h at 20 °C and 1200 h at −20 °C without dendrite and by‐products formation. The Zn/MnO 2 batteries can perform steadily for more than 3000 cycles at 20 °C and 300 cycles at −20 °C. This work provides a facile and feasible strategy on designing high performance and dendrite free aqueous Zn‐ion batteries for various temperatures.
0

A Tough and Stiff Hydrogel with Tunable Water Content and Mechanical Properties Based on the Synergistic Effect of Hydrogen Bonding and Hydrophobic Interaction

Xin Zhang et al.Oct 4, 2018
Hydrogels are usually recognized as soft and weak materials, the poor mechanical properties of which greatly limit their applications as structural elements. Designing of hydrogels with high strength and high modulus has both fundamental and practical significances. Herein we report a series of tough, stiff, and transparent hydrogels facilely prepared by copolymerization of 1-vinylimidazole and methacrylic acid in dimethyl sulfoxide followed by solvent exchange to water. The equilibrated hydrogels with water content of 50–60 wt % possessed excellent mechanical properties, with tensile breaking stress, breaking strain, Young's modulus, and tearing fracture energy of 1.3–5.4 MPa, 40–330%, 20–170 MPa, and 600–4500 J/m2, respectively. These tough hydrogels were also stable over a wide pH range (2 ≤ pH ≤ 10), resulting from the formation of dense and robust hydrogen bonds between imidazole and carboxylic acid groups. Moreover, the water content and mechanical properties of one gel can be adjusted over a wide range by controlling the dissociation and re-formation of hydrogen bonds during the solvent exchange and heating process; the treated hydrogel with specific characters was stable in water at room temperature. This is because the density of hydrogen bonds can be modulated at high temperature yet immediately fixed at room temperature due to the high stiffness and glassy state of the hydrogel. This strategy to prepare tough and stiff hydrogels should be applicable to other systems as structural materials with promising applications in diverse fields.
Load More