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Tian Xing
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Synergistic Flame Retardancy of Metal-ion/Nitrogen in Composite Fibers Prepared from All-Seaweed Biomass.

Ju Yang et al.Jun 1, 2024
Alginate fiber, a natural biomass fiber, has garnered significant attention due to its exceptional biocompatibility, degradability, and mechanism for metal ion flame retardation. However, the smoldering phenomenon leads to inadequate flame retardant effects of alginate fiber in applications. Additionally, the current preparation process of alginate fiber solely relies on alginate, leading to the insufficient utilization of other valuable resources in seaweed, such as cellulose and polypeptides. This inefficiency also results in resource wastage and environmental pollution, primarily due to alginate production's high energy and water consumption. In this study, we employed a straightforward co-hybrid wet spinning technique to fabricate all-seaweed biomass flame retardant composite fiber, incorporating seaweed polypeptides and calcium alginate. This approach significantly mitigated smoldering. Analysis of the thermal decomposition process showed that the composite fiber displayed a metal-ion/nitrogen synergistic flame retardant effect in the condensed phases, contributing to the safety of composite fiber. This research provides a more environmentally friendly solution for improving the fire safety of metal-ion flame retardant systems in applications while increasing the fficiency of seaweed resource utilization and reducing the environmental impact of the seaweed extraction process.
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Calcium Alginate Fibers/Boron Nitride Composite Lithium-Ion Battery Separators with Excellent Thermal Stability and Cycling Performance

Tian Xing et al.Nov 11, 2024
As one of the most critical components in lithium-ion batteries (LIBs), commercial polyolefin separators suffer from drawbacks such as poor thermal stability and the inability to inhibit the growth of dendrites, which seriously threaten the safety of LIBs. In this study, we prepared calcium alginate fiber/boron nitride-compliant separators (CA@BN) through paper-making technology and the surface coating method using calcium alginate fiber and boron nitride. The CA@BN had favorable electrolyte wettability, flame retardancy, and thermal dimensional stability of the biomass fiber separator. Meanwhile, the boron nitride coating provided excellent thermal conductivity and mechanical strength for the composite separator, which inhibited the growth of lithium dendrites and enabled lithium-ion symmetric batteries to achieve more than 1000 stable and long cycles at a current density of 0.5 mA cm−2. The interwoven fiber mesh formed by the boron nitride coating and the calcium alginate provided multiple pathways for ion migration, which enhanced the storage capacity of the electrolyte, improved the interfacial compatibility between the separator and the electrode, widened the window of electrochemical stability, and enhanced ionic migration. This eco-friendly bio-based separator paves a new insight for the design of heat-resistance separators as well as the safe running of LIBs.