Construcción sinérgica de una interfaz auto-polimerizada in situ y una zona tampón de pH localizada para baterías...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías acuosas de zinc yodo (Zn-I) ofrecen potencial para el almacenamiento de energía a gran escala.
• Los desafíos clave incluyen el crecimiento de la dendrita de zinc, la reacción de evolución del hidrógeno (HER), la corrosión y el efecto lanzadera de poliyoduro, lo que limita la aplicación práctica.

Objetivo del estudio:

• Investigar el valerolactam (VL) como un amortiguador orgánico del pH para mitigar los problemas en las baterías acuosas de Zn-I_2.
• Mejorar la estabilidad y el rendimiento de las baterías Zn-I₂ a través de la ingeniería de electrolitos.

Principales métodos:

• Cálculos teóricos y validación experimental del efecto del VL sobre el pH del electrolito y la superficie del electrodo.
• Polymerización in situ de VL para formar una capa sólida de interfase de electrolito (SEI).
• Pruebas de rendimiento electroquímico de células simétricas y de Zn-I₂ completas.

Principales resultados:

• La VL regula el pH local y forma una capa protectora de SEI, suprimiendo el HER, la corrosión y el crecimiento de las dendritas.
• VL modifica la estructura de solvación Zn2+ y interrumpe el enlace de hidrógeno, mejorando el rendimiento electroquímico.
• Las células simétricas basadas en VL demostraron 4000 ciclos a 40 mA cm-2 y las células completas lograron 26.500 ciclos con una retención de capacidad del 86,4%.

Conclusiones:

• El amortiguamiento del pH orgánico con VL es una estrategia viable para el desarrollo de baterías sin dendrito y sin lanzadera Zn-I₂.
• VL mejora significativamente la estabilidad del ciclo y el rendimiento general de los sistemas acuosos de almacenamiento de energía Zn-I_2.