Ny strategi stabiliserer zink-ion-batterier

Ifølge en undersøgelse offentliggjort i Advanced Functional Materials , fandt et forskerhold ledet af prof. Hu Linhua fra Hefei Institutes of Physical Science ved det kinesiske videnskabsakademi, at tilsætning af dinatriummaleat (DMA) til elektrolytten af ​​vandige zink-ion-batterier ville føre til væksten af ​​den foretrukne Zn ( 002) tekstur, som effektivt kunne hæmme væksten af ​​zink (Zn) dendrit og forbedre batteriernes reversibilitet og cyklerbarhed.

"Dette betyder, at DMA kan stoppe skadelige zinkdendritter i at vokse og forbedre batteriernes evne til at blive genopladet og brugt flere gange," sagde Dr. Li Zhao Qian, et medlem af teamet.

I dag har vandige zink-ion-batterier (AZIB'er) tiltrukket bred opmærksomhed for deres sikkerhed, pålidelighed og omkostningseffektivitet. Stærk Zn-dendritvækst og alvorlige bivirkninger er blevet de vigtigste hindringer for den udbredte kommercialisering af AZIB'er.

Zn (002) krystalplanet har et glat overflade atomarrangement, ensartet grænsefladeladningstæthed og lav overfladeenergi, hvilket favoriserer den ensartede Zn ²⁺ aflejring og bedre korrosionsbeskyttelse. Derfor er tuning af tilstandene for den belagte Zn-krystal et løfte om at opnå meget stabile og reversible metalanoder.

I denne undersøgelse har forskerne udviklet en elektrokrystalliseringsstrategi til at inducere Zn (002) teksturvækst. Adsorptionen af ​​DMA inducerer Zn (002) teksturvækst og hæmmer skadelige bivirkninger.

"Da vi testede batteriet, var det i stand til at arbejde i over 3.200 timer, selv når det blev brugt ved høje strømniveauer," sagde Dr. LI Zhaoqian.

De testede det under barske forhold på 30 mA cm ^-2 og 30 mAh cm ^-2 , og Zn-anoden udviser en ultralang cykluslevetid på 120 timer.

De testede også batteriet med forskellige materialer og fandt ud af, at det fungerede godt med dem, selv efter mange cyklusser. De samlede Zn//Cu-batterier med en gennemsnitlig Coulomb-effektivitet på 99,81% efter 3.000 cyklusser. I mellemtiden er Zn//NH₄ V₄ O₁₀ fuldt batteri giver en langsigtet stabilitet med kapacitetsbevarelse på 92,3 % efter 10.000 cyklusser.

Denne undersøgelse skræddersy migrationsadfærden for Zn ²⁺ ved forskellige krystalplaner af adsorberet DMA molekylært lag for at inducere Zn (002) krystalvækst, hvilket giver en lovende strategi for at opnå den dominerende tekstur af zinkanoden på molekylært niveau og bør forventes at blive anvendt på andre metalanoder.

Flere oplysninger: Tingting Wei et al., Building Near-Unity Stacked (002) Texture for High-Stable Zink Anode, Avancerede funktionelle materialer (2023). DOI:10.1002/adfm.202312506

Journaloplysninger: Avancerede funktionelle materialer

Leveret af Chinese Academy of Sciences