Aditivos electrolíticos bifuncionales con ánodo y cátodo de zinc modificados

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las baterías acuosas de iones de zinc ofrecen seguridad y sostenibilidad, pero se enfrentan a desafíos de degradación de ánodo y cátodo.
• La evolución del hidrógeno y la corrosión limitan el rendimiento del ánodo de zinc.
• La integridad estructural del cátodo es crucial para la longevidad de la batería.

Objetivo del estudio:

• Investigar una nueva mezcla de aditivos de electrolitos para baterías acuosas de iones de zinc.
• Para mejorar la estabilidad de los ánodos de zinc y mitigar la hidrólisis del cátodo.
• Mejorar el rendimiento general y la vida útil de las baterías de iones de zinc.

Principales métodos:

• Se utilizó un electrolito mixto compuesto por ZnSO₄, Zn(OTf)₂ y NH₄Cl.
• Aditivos bifuncionales incorporados (Zn(OTf) ₂ y NH₄Cl) para formar una interfase protectora sólido-electrolito (SEI).
• Baterías simétricas y de célula completa probadas con cátodos NH₄V₄O₁₀ y ánodos de zinc.

Principales resultados:

• La mezcla de aditivos facilitó la formación de una capa SEI estable que contiene ZnF2 y Zn3N2.
• La hidrólisis del cátodo NH₄V₄O₁₀ fue efectivamente mitigada.
• Las baterías simétricas demostraron estabilidad a largo plazo a densidades de corriente bajas (900 h a 1 mA cm) y más altas (570 h a 5 mA cm).
• Las células completas lograron una eficiencia coulombina del 99,99% durante 2000 ciclos a 1 A g ^-1 .

Conclusiones:

• La mezcla de aditivos bifuncionales mejora significativamente el rendimiento y la estabilidad de las baterías acuosas de iones de zinc.
• Este enfoque ofrece una vía prometedora para la aplicación práctica de la tecnología avanzada de baterías de iones de zinc.
• El sistema de electrolitos desarrollado aborda los desafíos clave en la degradación de las baterías de iones de zinc.