Μπαταρίες ιόντων ψευδαργύρου: Οι ερευνητές προτείνουν νέα στρατηγική για τη σταθεροποίηση τους

[petros]

Ερευνητές με επικεφαλής τον καθηγητή Hu Linhua από τα Ινστιτούτα Φυσικής Επιστήμης Hefei της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών διαπίστωσαν ότι η προσθήκη κατιόντων σερίνης (Ser + , C 3 H 8 NO 3 ) στον ηλεκτρολύτη της υδατικής μπαταρίας ιόντων ψευδαργύρου θα οδηγούσε σε την ανάπτυξη της προτιμώμενης υφής Zn (100), η οποία θα μπορούσε να αναστείλει αποτελεσματικά την ανάπτυξη δενδρίτη Zn και να βελτιώσει την αναστρεψιμότητα και την κυκλικότητα των μπαταριών.

Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Advanced Energy Materials .

Οι μπαταρίες υδατικών ιόντων ψευδαργύρου (AZIB) έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή λόγω της ασφάλειας, της αξιοπιστίας, της φιλικότητας προς το περιβάλλον και της οικονομικής τους αποδοτικότητας . Η έντονη ανάπτυξη δενδρίτη Zn προκαλεί συχνά κακή αναστρεψιμότητα και έχει γίνει το κύριο εμπόδιο στην ευρεία εμπορευματοποίηση των AZIB.

Η όψη υψηλής επιφανειακής ενέργειας (100) προάγει τη δημιουργία πυρήνων και την εναπόθεση κατά μήκος της κατεύθυνσης [100] σε ενεργές θέσεις "φαινόμενο άκρης" . Η όψη υψηλότερης δραστηριότητας είναι συχνά επιρρεπής να προκαλέσει παρενέργειες που θα υποβάθμιζαν σοβαρά την άνοδο Zn και τη σταθερότητα της μπαταρίας. Επομένως, η αναστολή της αχαλίνωτης ανάπτυξης κατεύθυνσης [100] είναι ένας απλός και αποτελεσματικός τρόπος για την αναστολή των δενδριτών και των πλευρικών αντιδράσεων.

Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές πραγματοποίησαν μια στρατηγική μηχανικής τερματισμού (100) πτυχών χρησιμοποιώντας σερίνη (Ser, C 3 H 7 NO 3 ) ως βελτιωτικό δομής διεπαφής στο σύστημα ZnSO 4 . Η προσρόφηση κατιόντων σερίνης προκαλεί την ανάπτυξη της υφής Zn (100) και αναστέλλει τις επιβλαβείς παρενέργειες.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι μπαταρίες Zn//Cu με τροποποιημένο ηλεκτρολύτη πέτυχαν μέση απόδοση Coulomb περίπου 99,8% με ρυθμό 5 mA cm -2 και 5 mAh cm -2 για κύκλους επιμετάλλωσης/απογύμνωσης και το Zn//Zn -Οι συμμετρικές μπαταρίες παρουσίασαν ποδηλατική απόδοση για περισσότερες από 800 ώρες.

Συγκεκριμένα, η πλήρης μπαταρία Zn//V 2 O 5 προσφέρει υψηλή ειδική χωρητικότητα 345,1 mAh g -1 με διατήρηση χωρητικότητας 74,1% σε 2.000 κύκλους στα 5 A g -1 .

Επιπλέον, η συναρμολογημένη μπαταρία θήκης έχει επίσης καλή σταθερότητα, αποδεικνύοντας την πρακτική σκοπιμότητα του ηλεκτρολύτη Ser/ZnSO 4 .

Αυτή η μελέτη προσαρμόζει τη συμπεριφορά μετανάστευσης του Zn 2+ στην (100) όψη με την προσρόφηση ιόντων, παρέχοντας μια πολλά υποσχόμενη στρατηγική για την επίτευξη της κυρίαρχης υφής της ανόδου ψευδαργύρου σε επίπεδο ιόντων και αναμένεται να εφαρμοστεί σε άλλες μεταλλικές ανόδους με φτωχή σταθερότητα και αναστρεψιμότητα.