Schematiska diagram över Zn 2+ solvationsstruktur och gränssnittsreaktioner i (a) traditionell vattenhaltig elektrolyt och (b) hydratiserad eutektisk elektrolyt. Upphovsman:Zhao Jingwen och Yang Wuhai
Zink (Zn) batterier har väckt ökad uppmärksamhet på grund av deras stora volymetriska kapacitet, deras överflöd på jorden, och miljövänlighet. Zn-batterier ger en lovande lösning på säkerhetsrisker och ekonomiska utmaningar inför rådande litiumjonbatterier.
Dock, de för närvarande tillgängliga vattenhaltiga Zn -elektrolyterna är långt ifrån idealiska. Vattenhaltiga Zn -batterier kämpar med snabb prestandaförsämring till följd av dålig reversibilitet av Zn -anoder och upplösning av katoder. Ett forskargrupp under ledning av professor Cui Guanglei från Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) från Chinese Academy of Sciences har föreslagit en ny klass av vattenhaltiga elektrolyter som kallas hydrerade eutektiska elektrolyter för att säkerställa bättre prestanda för vattenhaltiga Zn -batterier. Studien kommer att publiceras i tidskriften Joule den 1 juli.
Den nya vattenhaltiga elektrolyten tillverkades genom att koppla ett hydratiserat Zn -salt (Zn (ClO 4 ) 2 · 6H 2 O) uteslutande med en neutral ligand (succinonitril, SN).
"De vattenkatjoniska Zn -arterna och motsvarande vattenmolekylers koordineringstillstånd är omorganiserade. SN kommer in i Zn:s primära lösningsskal 2+ , medan alla vattenmolekyler bidrar till bildandet av den eutektiska strukturen och förblir bundna i metallkoordinationsfältet, "sa Dr Zhao Jingwen från QIBEBT, med motsvarande författare till studien.
Det är därför de elektrokemiska beteenden hos de hydratiserade eutektiska elektrolyterna skiljer sig från de för traditionella vattenhaltiga elektrolyter. Hydrerade eutektiska elektrolyter var mycket lämpliga för de Zn-organiska batterierna från både anod- och katodaspekter.
"Det är känt att perkloratanjonerna är reaktiva och känsliga för sönderdelning i vattenlösningar, "Sa Cui." Men på grund av den undertryckta Zn 2+ -H 2 O samspel, den allmänt accepterade icke -ideala perkloratanjonen kan stabiliseras i det eutektiska nätverket. "
Äger till de rika intermolekylära interaktionerna i de hydrerade eutektiska elektrolyterna, stabil lågtemperaturdrift även vid -20 ° C erhölls också.
Studien erbjuder ett enkelt och lovande sätt att tämja den multivalenta elektrolytstrukturen mot att skapa laddningsbara vattenbatterier med lång livslängd.
