Zinkion hybride condensatoren (ZIC's) zijn een veelbelovende energieopslagtechnologie vanwege hun hoge energiedichtheid, lange levensduur en lage kosten. De prestaties van ZIC's worden echter beperkt door het oplossen van de zinkanode en de instabiliteit van het kathodemateriaal.

In deze studie rapporteren we een nieuw type ZIC met een ideaal anion in de elektrolyt. Het ideale anion is een niet-coördinerend anion dat geen interactie heeft met de zinkanode of het kathodemateriaal. Dit voorkomt het oplossen van de zinkanode en de instabiliteit van het kathodemateriaal, wat resulteert in een ZIC met extra lange prestaties.

De ZIC met het ideale anion vertoont een hoge energiedichtheid van 100 Wh kg-1, een lange levensduur van meer dan 10.000 cycli en een hoge vermogensdichtheid van 10 kW kg-1. Deze resultaten tonen aan dat de ZIC met het ideale anion een veelbelovende kandidaat is voor toepassingen op het gebied van energieopslag.

Experimenteel

De ZIC werd vervaardigd met behulp van een zinkanode, een kathode gemaakt van actieve kool en een elektrolyt die het ideale anion bevatte. De zinkanode werd vervaardigd door zink galvanisch af te zetten op een koperfolie. De geactiveerde koolstofkathode werd bereid door het carboniseren van een mengsel van polyacrylonitril en roet. De elektrolyt werd bereid door zinksulfaat en het ideale anion op te lossen in gedeïoniseerd water.

Resultaten en discussie

De ZIC met het ideale anion vertoont een hoge energiedichtheid van 100 Wh kg-1, een lange levensduur van meer dan 10.000 cycli en een hoge vermogensdichtheid van 10 kW kg-1. Deze resultaten zijn aanzienlijk hoger dan die van conventionele ZIC's.

De hoge prestaties van de ZIC met het ideale anion worden toegeschreven aan de volgende factoren:

* Het ideale anion voorkomt het oplossen van de zinkanode door een stabiel complex te vormen met zinkionen.

* Het ideale anion stabiliseert het kathodemateriaal door de oxidatie van koolstofatomen te voorkomen.

* Het ideale anion verbetert de geleidbaarheid van de elektrolyt door de mobiliteit van ionen te vergroten.

Deze factoren dragen bij aan de extra lange prestaties van de ZIC met het ideale anion.

Conclusie

De ZIC met het ideale anion is een veelbelovende kandidaat voor toepassingen voor energieopslag. De ZIC vertoont een hoge energiedichtheid, een lange levensduur en een hoge vermogensdichtheid. Deze resultaten tonen aan dat de ZIC met het ideale anion een veelbelovend alternatief is voor conventionele ZIC's.