Fluorerede interfase understøtter vandbaseret zinkbatteri

Et forskerhold ved University of Maryland (UMD) Department of Chemical and Biomolecular Engineering (ChBE) har opnået endnu et gennembrud inden for metallisk zinkbatterikemi - efter at have fornyet en zink-luft batteri katode rapporteret i Videnskab tidligere i år - denne gang specifikt for anoden.

Holdet, ledet af UMD professor Chunsheng Wang, skabte en fluoreret interfase, som muliggør reversibel vandbaseret zinkbatterikemi. Longsheng Cao (ChBE Post-doc), Dan Li (ChBE Post-doc) og Travis Pollard (U.S. Army Research Lab) tjente som første forfattere på undersøgelsen, udgivet i Natur nanoteknologi den 10. maj.

"Metallisk zink er en suveræn anode, fordi den kan prale af høj kapacitet, lavt redoxpotentiale, høj overflod og lav toksicitet, " sagde Cao. "Det er også utrolig sikkert, men lider af alvorlig irreversibilitet - f.eks. vi ser ofte dendritvækst og lav coulombisk effektivitet i vandige elektrolytter, hvilket gør dannelsen af ​​en fast-elektrolyt interfase [SEI] umulig."

Til det formål, Wang-gruppen skabte en fortyndet og sur vandelektrolyt, med et alkylammoniumsalt-additiv, hvilket gav plads til dannelsen af ​​en robust og vandtæt SEI. Denne kemi tilbyder dendritfri zinkbelægning og stripning med næsten 100 % coulombisk effektivitet.

SEI, hovedsageligt sammensat af hydrofobt uorganisk fluorid, tillader zinkioner at bevæge sig frem og tilbage, blokerer for vandindtrængning, og forhindrer elektronoverførsel. Sådan kemi forbyder elektrolyt- eller zinkanoderforbrug, som muliggør langtidsbrug af vandige zinkbatterier.

Denne undersøgelse fortsætter forskningens fremskridt i zinkbatteriet inklusive luftkatoden, elektrolytter, organisk elektrolytbelægning, SEI design, og MnO ₂ katoder.