Zink (Zn) batterijen hebben steeds meer aandacht getrokken vanwege hun grote volumetrische capaciteit, hun aardse overvloed, en milieuvriendelijkheid. Zn-batterijen bieden een veelbelovende oplossing voor veiligheidsrisico's en economische uitdagingen waarmee de huidige Li-ion-batterijen worden geconfronteerd.

Echter, de momenteel beschikbare waterige Zn-elektrolyten zijn verre van ideaal. Waterige Zn-batterijen worstelen met snelle prestatievermindering als gevolg van de slechte omkeerbaarheid van Zn-anoden en het oplossen van kathoden. Een onderzoeksteam onder leiding van prof. Cui Guanglei van het Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een nieuwe klasse van waterige elektrolyten voorgesteld, gehydrateerde eutectische elektrolyten genaamd, om betere prestaties van waterige Zn-batterijen te garanderen. De studie zal worden gepubliceerd in het tijdschrift Joule op 1 juli

De nieuwe waterige elektrolyt werd vervaardigd door een gehydrateerd Zn-zout (Zn(ClO .) ₄ ) ₂ ·6H ₂ O) uitsluitend met een neutraal ligand (succinonitril, SN).

"De aqua-kationische Zn-soorten en de bijbehorende coördinatietoestanden van watermoleculen worden gereorganiseerd. SN komt de primaire solvatatieschil van Zn binnen ²⁺ , terwijl alle watermoleculen bijdragen aan de vorming van de eutectische structuur en gebonden blijven in de metaalcoördinatiesfeer, " zei Dr. Zhao Jingwen van QIBEBT, co-corresponderende auteur van de studie.

Daarom was het elektrochemische gedrag van de gehydrateerde eutectische elektrolyten anders dan die van traditionele waterige elektrolyten. Gehydrateerde eutectische elektrolyten waren zowel vanuit anode- als kathode-aspecten zeer geschikt voor de Zn-organische batterijen.

"Het is bekend dat de perchloraatanionen reactief zijn en vatbaar voor ontleding in waterige oplossingen, " zei Cui. "Echter, door de onderdrukte Zn ²⁺ -H ₂ o samenspel, het algemeen aanvaarde niet-ideale perchloraatanion kan worden gestabiliseerd in het eutectische netwerk."

Bezit van de rijke intermoleculaire interacties in de gehydrateerde eutectische elektrolyten, stabiele werking bij lage temperatuur zelfs bij -20°C werd ook verkregen.

De studie biedt een eenvoudige en veelbelovende manier om de multivalente elektrolytstructuur te temmen in de richting van het creëren van oplaadbare waterige batterijen met een lange levensduur.