Capa protectora de MOF zincófilo para anodos estables de zinc en las baterías de iones de zinc

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías acuosas de iones de zinc (AZIB) ofrecen un almacenamiento de energía seguro y sostenible, pero se enfrentan a desafíos por el crecimiento de la dendrita de zinc y las reacciones secundarias.
• Estos problemas comprometen el rendimiento y la vida útil de la batería, limitando las aplicaciones prácticas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una interfaz protectora para los ánodos de zinc en los AZIB.
• Investigar la eficacia de un revestimiento de marco metálico orgánico (MOF) a base de cobre para suprimir la formación de dendrito y las reacciones secundarias.

Principales métodos:

• Fabricación de un revestimiento uniforme de MOF basado en cobre (CuZIF@Zn) en ánodos metálicos de zinc.
• Se utilizaron técnicas de rayos X sincrotrón para el análisis in situ y ex situ de la estructura de los electrodos.
• Baterías simétricas CuZIF@Zn//CuZIF@Zn y celdas completas con cátodos MnO2 sometidas a ensayo.

Principales resultados:

• La capa interfacial MOF bloqueó efectivamente el agua y el electrolito, suprimiendo las reacciones secundarias y la pasivación.
• La capa CuZIF promovió la deposición uniforme de Zn2+ e inhibió el crecimiento de dendrito debido a los abundantes sitios zincófilos.
• Las baterías simétricas lograron más de 1000 ciclos a 1,0 mA cm-2, y una celda llena retuvo 189 mAh g-1 durante 700 ciclos.

Conclusiones:

• El diseño del ánodo CuZIF@Zn mejora significativamente la estabilidad de ciclo y la seguridad de los AZIB.
• Los recubrimientos de MOF representan una estrategia prometedora para superar las principales limitaciones de la tecnología de baterías a base de zinc.