Új elektrolitot fedeztek fel, amely javítja a vízbázisú cink-ion akkumulátorok teljesítményét

A frissen publikált kutatások szerint a Hu Linhua professzor által vezetett csapat felfedezte, hogy a disznátrium-malát (DMA) hozzáadása a vízbázisú cink-ion akkumulátor elektrolitjához elősegíti a cink szerkezetének (002) preferált növekedését, hatékonyan gátolva a cink dendrit növekedését és javítva az akkumulátor visszaható és ciklikus teljesítményét.

„Ennek jelentése, hogy a DMA képes megakadályozni a káros cink dendrit növekedését, és javítja az akkumulátor többszöri felhasználásra való képességét és tölthetőségét” – mondta a kutatócsoport tagja, Dr. LI ZHAO Qian.

A vízbázisú cink-ion akkumulátorok (AZIBs) növekvő figyelmet kapnak a biztonság, megbízhatóság és költséghatékonyság miatt. A cink dendritek növekedése és a kedvezőtlen mellékreakciók a vízbázisú cink-ion akkumulátorok széles körű elterjedésének fő akadályai. A cink kristály síkja (002) síkja egyenletesen elrendezett atomokat, egyenletes töltésű sűrűséget a fázis határon és alacsony felszíni energiát tartalmaz, ami elősegíti a Zn2+ ionok egyenletes lerakódását és jobb korrózióállóságot eredményez. Ezért a lerakódott cink szerkezet állapotának szabályozása rendkívül stabil és visszaható fém anódokat tesz lehetővé.

A végzett kutatások során a tudósok elektrokrystalizációs stratégiát fejlesztettek ki a cink szerkezetének (002) növekedésének előidézésére. A DMA molekulák adszorpciója a cink szerkezetének (002) növekedését és a káros mellékreakciók gátlását eredményezi.

„Az akkumulátorteszt során képesek voltunk több mint 3200 órán keresztül nagy teljesítményszinten működni” – magyarázta Dr. LI Zhaoqian. A csapat kemény körülmények között tesztelte, 30 mA/cm2 áramsűrűséggel és 30 mAh/cm2 kapacitással. A cink anód hihetetlenül hosszú ciklikus tartósságot, 120 órát mutatott. A különböző anyagokkal végzett akkumulátortesztek jó teljesítményt mutattak, többszöri ciklus után is. Az Zn//Cu akkumulátorok 99,81%-os átlagos kolumbikus hatásfokkal rendelkeztek 3000 ciklus után. Az Zn//NH4V4O10 akkumulátor hosszú távú stabilitást biztosított, 92,3%-os kapacitásmegtartással 10 000 ciklus után.

Ez a kutatási módszer lehetővé teszi a cink-ion migráció manipulálását különböző kristálysíkokon a DMA molekulák adszorpciójával, lehetővé téve a domináns cink anód szerkezetének elérését a molekuláris szinten. Ez a módszer továbbá más fém anódok alkalmazásában is potenciált rejt.