Dat blijkt uit een onderzoek gepubliceerd in Advanced Functional Materials ontdekte een onderzoeksteam onder leiding van prof. Hu Linhua van de Hefei Institutes of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen dat het toevoegen van dinatriummaleaat (DMA) aan de elektrolyt van waterige zinkionbatterijen zou leiden tot de groei van het geprefereerde Zn ( 002) textuur, die de groei van zink (Zn) dendriet effectief zou kunnen remmen en de omkeerbaarheid en recycleerbaarheid van batterijen zou kunnen verbeteren.

"Dit betekent dat de DMA de groei van schadelijke zinkdendrieten kan tegenhouden en het vermogen van batterijen om op te laden en meerdere keren te gebruiken kan verbeteren", zegt Dr. Li Zhao Qian, een lid van het team.

Tegenwoordig hebben waterige zink-ionbatterijen (AZIB's) brede aandacht getrokken vanwege hun veiligheid, betrouwbaarheid en kosteneffectiviteit. De sterke groei van Zn-dendriet en ernstige nevenreacties zijn de belangrijkste obstakels geworden voor de wijdverbreide commercialisering van AZIB's.

Het Zn (002)-kristalvlak heeft een atomaire rangschikking met een glad oppervlak, een uniforme grensvlakladingsdichtheid en een lage oppervlakte-energie, wat de uniforme Zn ²⁺ bevordert afzetting en betere corrosiewerende prestaties. Daarom is het afstemmen van de toestanden van het geplateerde Zn-kristal veelbelovend voor het bereiken van zeer stabiele en omkeerbare metalen anodes.

In deze studie hebben de onderzoekers een elektrokristallisatiestrategie ontwikkeld om de groei van de Zn (002)-textuur te induceren. De adsorptie van DMA induceert de groei van de Zn (002)-textuur en remt schadelijke nevenreacties.

"Toen we de batterij testten, kon deze meer dan 3.200 uur werken, zelfs bij gebruik op een hoog vermogensniveau", aldus Dr. LI Zhaoqian.

Ze hebben het getest onder zware omstandigheden van 30 mA cm ^-2 en 30 mAh cm ^-2 en de Zn-anode heeft een ultralange levensduur van 120 uur.

Ze testten de batterij ook met verschillende materialen en ontdekten dat deze daar goed mee werkte, zelfs na vele cycli. Ze assembleerden Zn//Cu-batterijen met een gemiddeld Coulomb-rendement van 99,81% na 3.000 cycli. Ondertussen is de Zn//NH₄ V₄ O₁₀ een volle batterij zorgt voor stabiliteit op lange termijn met een capaciteitsbehoud van 92,3% na 10.000 cycli.

Deze studie richt zich op het migratiegedrag van Zn ²⁺ op verschillende kristalvlakken door geadsorbeerde DMA-moleculaire laag om Zn (002)-kristalgroei te induceren, wat een veelbelovende strategie biedt om de dominante textuur van zinkanode op moleculair niveau te bereiken, en waarvan verwacht mag worden dat deze wordt toegepast op andere metaalanodes. P>

Meer informatie: Tingting Wei et al, Building Near-Unity Stacked (002) textuur voor zeer stabiele zinkanode, geavanceerde functionele materialen (2023). DOI:10.1002/adfm.202312506

Journaalinformatie: Geavanceerde functionele materialen

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen