Enligt en studie publicerad i Advanced Functional Materials , fann ett forskarlag under ledning av Prof. Hu Linhua från Hefei Institutes of Physical Science vid den kinesiska vetenskapsakademin att tillsats av dinatriummaleat (DMA) till elektrolyten i vattenhaltiga zinkjonbatterier skulle leda till tillväxten av den föredragna Zn (DMA). 002) textur, vilket effektivt skulle kunna hämma tillväxten av zink (Zn) dendrit och förbättra batteriernas reversibilitet och cyklerbarhet.
"Detta betyder att DMA kan stoppa skadliga zinkdendriter från att växa och förbättra batteriernas förmåga att laddas och användas flera gånger", säger Dr. Li Zhao Qian, medlem i teamet.
Idag har vattenhaltiga zinkjonbatterier (AZIB) väckt stor uppmärksamhet för sin säkerhet, tillförlitlighet och kostnadseffektivitet. Stark Zn-dendrittillväxt och allvarliga sidoreaktioner har blivit de främsta hindren för den utbredda kommersialiseringen av AZIB.
Zn (002) kristallplanet har ett atomarrangemang med slät yta, enhetlig laddningstäthet i gränssnittet och låg ytenergi, vilket gynnar den enhetliga Zn 2+ avsättning och bättre korrosionsskyddande prestanda. Därför har justering av tillstånden för den pläterade Zn-kristallen ett stort löfte för att uppnå mycket stabila och reversibla metallanoder.
I denna studie har forskarna utvecklat en elektrokristallisationsstrategi för att inducera Zn (002) texturtillväxt. Adsorptionen av DMA inducerar Zn (002) texturtillväxt och hämmar skadliga bireaktioner.
"När vi testade batteriet kunde det fungera i över 3 200 timmar, även när det användes vid höga effektnivåer", säger Dr. LI Zhaoqian.
De testade det under tuffa förhållanden på 30 mA cm -2 och 30 mAh cm -2 , och Zn-anoden uppvisar en ultralång livslängd på 120 timmar.
De testade också batteriet med olika material och fann att det fungerade bra med dem, även efter många cykler. De satte ihop Zn//Cu-batterier med en genomsnittlig Coulomb-effektivitet på 99,81 % efter 3 000 cykler. Samtidigt har Zn//NH4 V4 O10 fullt batteri ger en långsiktig stabilitet med kapacitetsbevarande på 92,3 % efter 10 000 cykler.
Den här studien skräddarsyr migreringsbeteendet för Zn 2+ vid olika kristallplan av adsorberat DMA-molekylskikt för att inducera Zn (002) kristalltillväxt, vilket ger en lovande strategi för att uppnå den dominerande texturen av zinkanod på molekylär nivå, och bör förväntas appliceras på andra metallanoder.
Mer information: Tingting Wei et al, Building Near-Unity Stacked (002) Texture for High-Stable zinc Anode, Avancerade funktionella material (2023). DOI:10.1002/adfm.202312506
Journalinformation: Avancerat funktionsmaterial
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
