Istraživački tim koji je predvodio dr Li Zhaokian sa Instituta za fizičke nauke Hefei (HFIPS) Kineske akademije nauka otkrio je da dodavanje molekula 1,4-dioksana (DKS) u elektrolit vodenog jona cinka (Zn) baterija bi dovela do rasta željene Zn (002) teksture, efikasno suzbijajući rast Zn dendrita i poboljšavajući reverzibilnost i stabilnost ciklusa baterija.
Studija je objavljena u ACS Nano.
Vodene punjive cink-jonske baterije (ZIB) su održivi sistem u nastajanju za sledeću generaciju tehnologije skladištenja energije na nivou mreže. Međutim, implementaciju ove tehnologije muči ozbiljan problem dendrita i loša reverzibilnost Zn anode.
U heksagonalnom blisko upakovanom Zn kristalu, (002) faseta ima najnižu površinsku energiju i najsporiju stopu rasta, što omogućava proces taloženja kontrolisan površinskom reakcijom i na taj način ublažava nagli fluks Zn 2+ i bočne reakcije. Stoga, izazivanje poželjne Zn (002) teksture može efikasno ublažiti rast dendrita i formiranje sporednih reakcija.
U ovoj studiji, istraživači su konstruisali naprednu strategiju modulacije elektrolita za podešavanje interfejsa anoda/elektrolita. U ovom novom sistemu, adsorpcija DKS-a na površini Zn može izazvati rast teksture Zn (002) i potisnuti štetne sporedne reakcije.
Performanse novog sistema su potvrđene u narednim eksperimentima. Baterija sa dodatkom DKS-a pokazala je dugoročnu stabilnost ciklusa od 1000 h, čak i pod teškim uslovima od 10 mA cm -2 sa ultra visokim kumulativnim kapacitetom od 5 Ah cm -2 . Baterija je takođe pokazala visoku reverzibilnost sa prosečnom kulombičkom efikasnošću od 99,7%.
„Zn//NH 4 V 4 O 10 puna ćelija sa DKS ostvarila je visok specifični kapacitet i zadržavanje kapaciteta“, rekao je dr Li Zhaokian, „mnogo je bolja od ZIB-a sa čistim ZnSO 4 elektrolitom.“
Ova studija, koja selektivno prilagođava stopu taloženja Zn 2+ na ravni kristala adsorbujući molekule, pruža obećavajuću strategiju za modulaciju cinkovih anoda visokih performansi na molekularnom nivou i očekuje se da će biti primenljiva na druge metalne anode sa slabom stabilnošću i reverzibilnost.
