En ny strategi föreslogs inom området för vattenhaltiga zinkjonbatterier för att hjälpa till att öka katodernas kapacitet och göra dem mer effektiva, enligt en nyligen publicerad studie publicerad i ACS Nano .

"Vi omvandlade lågvalensvanadin till högvalensvanadin i oxider med en elektrokemisk metod", säger professor HU Linhua från Hefei Institutes of Physical Science vid den kinesiska vetenskapsakademin, som ledde teamet.

Vattenbaserade zinkjonbatterier (AZIB) är en lovande teknik för storskalig stationär energilagring. För att göra denna teknik mer lönsam för kommersiellt bruk har forskare utvecklat innovativa katodmaterial för att förbättra prestandan. Vanadinoxider (VOx) har allmänt ansetts vara ett gynnsamt alternativ för AZIB. Men deras låga elektroniska konduktivitet och långsamma Zn₂ ⁺ diffusionskinetik har inneburit utmaningar när det gäller att demonstrera dominansen av VOx.

I denna studie konstruerade forskarna en in situ elektrokemiskt inducerad fasövergång för att erhålla högpresterande vattenhaltiga zinkjonkatodmaterial.

De använde en speciell process för att ändra strukturen på ett material som kallas V₆ O₁₃ till V₅ O₁₂ · ⁶ H₂ O när den laddades första gången. Denna förändring gjorde materialet bättre på att leda elektricitet och tillät zinkjonerna att röra sig lättare, vilket ökade dess förmåga att lagra energi.

Det modifierade materialet hade också utrymmen som gjorde det lättare för partiklar att röra sig, och det förblev stabilt under många laddningscykler. Som ett resultat kunde det nya materialet laddas mycket snabbt, hade en hög energilagringskapacitet, presterade bra vid höga laddningshastigheter och höll länge utan att förlora sin förmåga att lagra energi.

Denna nya metod ger en ny riktning för att lösa utmaningarna med att utveckla högpresterande katoder för AZIB, enligt teamet.

Mer information: Li'e Mo et al, Electrochemically Induced Phase Transformation in Vanadium Oxide Boosts Zn-Ion Intercalation, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c11217

Journalinformation: ACS Nano

Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences