Published October 5, 2023 | Version v1
Publication Open

Zn salts incorporated polyurethane/polyacrylonitrile electrospinning fiber membrane for high porosity polymer electrolyte in Zn ion battery

Creators

  • 1. Chulalongkorn University
  • 2. Khon Kaen University
  • 3. Osaka University

Description

So far, a large variety of polymer molecule architectures have been explored in the electrolyte field. Polymer electrolytes have gathered research efforts as an interesting alternative to conventional liquid electrolytes due to their advantages of low probability of leakage and low volatility of liquid solvent, lightweight, flexibility, inertness, high durability, and thermal stability. In this work, a polymer electrolyte developed from a polyurethane/polyacrylonitrile (PU/PAN) electrospinning fiber membrane was added with different zinc (Zn) salts, namely, Zn(CH3CO2)2, ZnSO4, and Zn(OTf)2. The samples with the Zn salt presented many different properties; especially, the high Zn(OTf)2 sample showed gradually bundle morphology in its structure. Characterization revealed improved properties in contact angle, water uptake, and thermal resistance. Namely, the 15 wt% Zn(OTf)2) sample exhibited an outstandingly high ionic conductivity of 3.671 mS cm-1, which is 10 times higher than that of the neat PU/PAN membrane.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

حتى الآن، تم استكشاف مجموعة كبيرة ومتنوعة من هياكل جزيئات البوليمر في مجال الإلكتروليت. جمعت إلكتروليتات البوليمر جهودًا بحثية كبديل مثير للاهتمام للإلكتروليتات السائلة التقليدية بسبب مزاياها المتمثلة في انخفاض احتمال التسرب وانخفاض تقلب المذيبات السائلة، وخفة الوزن، والمرونة، والخمول، والمتانة العالية، والاستقرار الحراري. في هذا العمل، تمت إضافة إلكتروليت البوليمر المطور من غشاء ألياف الغزل الكهربائي من البولي يوريثين/البولي أكريلونيتريل (PU/PAN) بأملاح مختلفة من الزنك (Zn)، وهي Zn(CH3CO2)2 و ZnSO4 و Zn(OTf)2. قدمت العينات التي تحتوي على ملح الزنك العديد من الخصائص المختلفة ؛ على وجه الخصوص، أظهرت عينة الزنك العالية (OTf)2 مورفولوجيا الحزمة تدريجياً في هيكلها. كشف التوصيف عن خصائص محسنة في زاوية التلامس وامتصاص الماء والمقاومة الحرارية. وبالتحديد، أظهرت عينة 15 ٪ بالوزن من الزنك(OTf)2) موصلية أيونية عالية بشكل ملحوظ تبلغ 3.671 مللي ثانية سم -1، وهو أعلى 10 مرات من غشاء PU/PAN الأنيق.

Translated Description (French)

Jusqu'à présent, une grande variété d'architectures de molécules polymères ont été explorées dans le domaine des électrolytes. Les électrolytes polymères ont rassemblé les efforts de recherche comme une alternative intéressante aux électrolytes liquides conventionnels en raison de leurs avantages de faible probabilité de fuite et de faible volatilité du solvant liquide, de légèreté, de flexibilité, d'inertie, de durabilité élevée et de stabilité thermique. Dans ce travail, un électrolyte polymère développé à partir d'une membrane de fibre d'électrofilage de polyuréthane/polyacrylonitrile (PU/PAN) a été ajouté avec différents sels de zinc (Zn), à savoir, Zn(CH3CO2)2, ZnSO4 et Zn(OTf)2. Les échantillons avec le sel de Zn présentaient de nombreuses propriétés différentes ; en particulier, l'échantillon de Zn(OTf)2 élevé présentait progressivement une morphologie en faisceaux dans sa structure. La caractérisation a révélé des propriétés améliorées en termes d'angle de contact, d'absorption d'eau et de résistance thermique. À savoir, l'échantillon de 15 % en poids de Zn(OTf)2) présentait une conductivité ionique exceptionnellement élevée de 3,671 mS cm-1, ce qui est 10 fois plus élevé que celui de la membrane PU/PAN pure.

Translated Description (Spanish)

Hasta ahora, se ha explorado una gran variedad de arquitecturas de moléculas poliméricas en el campo de los electrolitos. Los electrolitos poliméricos han reunido esfuerzos de investigación como una alternativa interesante a los electrolitos líquidos convencionales debido a sus ventajas de baja probabilidad de fuga y baja volatilidad del disolvente líquido, peso ligero, flexibilidad, inercia, alta durabilidad y estabilidad térmica. En este trabajo, a un electrolito polimérico desarrollado a partir de una membrana de fibra de electrohilado de poliuretano/poliacrilonitrilo (PU/PAN) se le añadieron diferentes sales de zinc (Zn), a saber, Zn(CH3CO2)2, ZnSO4 y Zn(OTf)2. Las muestras con la sal de Zn presentaron muchas propiedades diferentes; especialmente, la muestra con alto contenido de Zn(OTf)2 mostró una morfología de haz gradual en su estructura. La caracterización reveló propiedades mejoradas en el ángulo de contacto, la absorción de agua y la resistencia térmica. A saber, la muestra de 15% en peso de Zn(OTf)2) exhibió una conductividad iónica extraordinariamente alta de 3.671 mS cm-1, que es 10 veces mayor que la de la membrana de PU/PAN pura.

Files

s41598-023-43962-6.pdf.pdf

Files (2.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:94665e007efe9cbe71893aa4f80fd2b8
2.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أدرجت أملاح الزنك غشاء ألياف البولي يوريثين/البولي أكريلونيتريل للغزل الكهربائي لإلكتروليت البوليمر عالي المسامية في بطارية أيون الزنك
Translated title (French)
Sels de Zn incorporés polyuréthane/polyacrylonitrile membrane en fibre d'électrofilage pour l'électrolyte polymère à haute porosité dans la batterie ionique Zn
Translated title (Spanish)
Las sales de Zn incorporaron una membrana de fibra de electrohilado de poliuretano/poliacrilonitrilo para electrolito polimérico de alta porosidad en la batería de iones de Zn

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4387368715
DOI
10.1038/s41598-023-43962-6

Is supplement to
https://openalex.org/W3198226918 (Other)
https://openalex.org/W3142183029 (Other)
https://openalex.org/W2393551124 (Other)
https://openalex.org/W2364152710 (Other)
https://openalex.org/W2351902635 (Other)
https://openalex.org/W2350639407 (Other)
https://openalex.org/W2042430353 (Other)
https://openalex.org/W2023744221 (Other)
https://openalex.org/W1690732255 (Other)
https://openalex.org/W1552818636 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1615371353
  • https://openalex.org/W1934697803
  • https://openalex.org/W2011793793
  • https://openalex.org/W2055534802
  • https://openalex.org/W2065077785
  • https://openalex.org/W2066082774
  • https://openalex.org/W2066713635
  • https://openalex.org/W2074451447
  • https://openalex.org/W2199459307
  • https://openalex.org/W2333809040
  • https://openalex.org/W2515933344
  • https://openalex.org/W2565762787
  • https://openalex.org/W2566353816
  • https://openalex.org/W2567784893
  • https://openalex.org/W2603442821
  • https://openalex.org/W2744312011
  • https://openalex.org/W2796563227
  • https://openalex.org/W2885535540
  • https://openalex.org/W2911587293
  • https://openalex.org/W2929722587
  • https://openalex.org/W2951091308
  • https://openalex.org/W2965784754
  • https://openalex.org/W3010105794
  • https://openalex.org/W3014575293
  • https://openalex.org/W3029359343
  • https://openalex.org/W3031101153
  • https://openalex.org/W3044879236
  • https://openalex.org/W3045955334
  • https://openalex.org/W3047553452
  • https://openalex.org/W3081473986
  • https://openalex.org/W3092007452
  • https://openalex.org/W3096426123
  • https://openalex.org/W3107996234
  • https://openalex.org/W3111112857
  • https://openalex.org/W3112063375
  • https://openalex.org/W3120892006
  • https://openalex.org/W3128619250
  • https://openalex.org/W3129574235
  • https://openalex.org/W3133631371
  • https://openalex.org/W3134821373
  • https://openalex.org/W3147546546
  • https://openalex.org/W3176395306
  • https://openalex.org/W3205150258
  • https://openalex.org/W3207451392
  • https://openalex.org/W3211151561
  • https://openalex.org/W4211137059
  • https://openalex.org/W4220762813
  • https://openalex.org/W4285163422
  • https://openalex.org/W4296368502
  • https://openalex.org/W4306830705
  • https://openalex.org/W4309656601
  • https://openalex.org/W4310138472
  • https://openalex.org/W4313471233
  • https://openalex.org/W4318955589
  • https://openalex.org/W4321019815
  • https://openalex.org/W4362526863
  • https://openalex.org/W4378529993
  • https://openalex.org/W4382988280