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Dongming Cai
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Regulating Dendrite‐Free Zinc Deposition by 3D Zincopilic Nitrogen‐Doped Vertical Graphene for High‐Performance Flexible Zn‐Ion Batteries

Qinghe Cao et al.Jun 26, 2021
Abstract The rapidly growing demand for wearable and portable electronics has driven the recent revival of flexible Zn‐ion batteries (ZIBs). However, issues of dendrite growth and low the flexibility of Zn metal anode still impede their practical application. Herein, 3D nitrogen‐doped vertical graphene nanosheets in situ grown on carbon cloth (N‐VG@CC) are proposed to enable uniform Zn nucleation, thereby obtaining a dendrite‐free and robust Zn anode. The introduced zincopilic N‐containing groups in N‐VG effectively reduce the Zn nucleation overpotential by enhancing the interaction between Zn 2+ ion and carbon substrate, as confirmed by density functional theory calculations, thus achieving uniform distribution of Zn nucleus. Moreover, the 3D nanosheet arrays can homogenize electric distribution, which optimizes the subsequence Zn deposition process and realizes the highly reversible Zn plating/stripping process. Consequently, the as‐prepared Zn@N‐VG@CC anode exhibits an improved overall electrochemical performance compared with Zn@CC. As a proof‐of‐concept application, the high‐performance Zn@N‐VG@CC electrodes are successfully employed as anodes for coin and flexible quasi‐solid‐state ZIBs together with MnO 2 @N‐VG@CC (deposited MnO 2 nanosheets on N‐VG@CC) as cathodes. More importantly, the flexible ZIB exhibits impressive cycling stability with 80% capacity retention after 300 cycles and outstanding mechanical flexibility, indicating a promising potential for portable and wearable electronics.
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Utilization of waste phosphogypsum and absorbent polymer in preparing hollow particles and its application in lightweight blocks

Yunzhi Tan et al.Jun 4, 2024
In prefabricated interior wall construction, it is necessary to reduce the material weight as much as possible without sacrificing the strength. This study proposes a novel method by shelling spherical absorbent polymer (SAP) with building phosphogypsum (BPG) to manufacture hollow particles and the associated lightweight block. The apparent density, unconfined compressive strength (UCS) and hydration heat of lightweight blocks were measured for comparative analysis, the water release mechanism of the SAP-based hollow particles was revealed by mercury intrusion porosimetry (MIP) and scanning electron microscope (SEM) tests. The results indicated that the inclusion of hollow particles reduced the apparent density of the blocks by 23.68% and 14.41% for OPC and BPG, respectively. BPG hollow particle is more effective in speeding up the block's early strength than OPC counterpart. In addition, both unshelled and shelled SAP-based blocks can delay the occurrence of the heat release peak, while the latter exhibits better mechanical properties and geometric stability than the former. SAP particles can serve as a water reservoir to facilitate internal curing, which is beneficial to the weight reduction, strength formation, and heat releasing of blocks. Microscopic tests indicated that the fraction of large pores increased while the small pores decreased in shelled hollow particle block compared with pure OPC block. Beyond which, it was noticed that the needle-shaped ettringite tends to generate between the interface of shelled hollow particle and OPC matrix, which plays a positive role in the overall strength of the block. The proposed SAP-based hollow particle block can not only reduce the overall building weight but also promotes the efficient utilization of waste phosphogypsum, resulting in both economic and environmental benefits.