Ny strategi for højtydende katoder i vandige zinkion-batterier

En ny strategi blev foreslået inden for vandige zink-ion-batterier for at hjælpe med at øge katodernes kapacitet og gøre dem mere effektive, ifølge en nylig undersøgelse offentliggjort i ACS Nano .

"Vi omdannede lavvalensvanadium til højvalensvanadium i oxider ved hjælp af en elektrokemisk metode," sagde prof. HU Linhua fra Hefei Institutes of Physical Science ved det kinesiske videnskabsakademi, der ledede holdet.

Vandige zink-ion-batterier (AZIB'er) er en lovende teknologi til stationær energilagring i stor skala. For at gøre denne teknologi mere levedygtig til kommerciel brug har forskere udviklet innovative katodematerialer for at forbedre ydeevnen. Vanadiumoxider (VOx) er blevet betragtet som en gunstig mulighed for AZIB'er. Men deres lave elektroniske ledningsevne og langsomme Zn₂ ⁺ diffusionskinetik har givet udfordringer med at demonstrere dominansen af ​​VOx.

I denne undersøgelse konstruerede forskerne en in situ elektrokemisk induceret faseovergang for at opnå højtydende vandige zinkion-katodematerialer.

De brugte en speciel proces til at ændre strukturen af ​​et materiale kaldet V₆ O₁₃ til V₅ O₁₂ · ⁶ H₂ O da den første gang blev opladet. Denne ændring gjorde materialet bedre til at lede elektricitet og gjorde det muligt for zinkionerne at bevæge sig lettere, hvilket øgede dets evne til at lagre energi.

Det modificerede materiale havde også rum, der gjorde det lettere for partikler at bevæge sig rundt, og det forblev stabilt over mange opladningscyklusser. Som et resultat kunne det nye materiale oplades meget hurtigt, havde en høj energilagringskapacitet, klarede sig godt ved høje opladningshastigheder og holdt længe uden at miste evnen til at lagre energi.

Denne nye metode giver en ny retning for at løse udfordringerne med at udvikle højtydende katoder til AZIB'er, ifølge holdet.

Flere oplysninger: Li'e Mo et al, Electrochemically Induced Phase Transformation in Vanadium Oxide Boosts Zn-Ion Intercalation, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c11217

Journaloplysninger: ACS Nano

Leveret af Chinese Academy of Sciences