Química interfacial sinérgica habilitada por un aditivo de polímero zwitteriónico multifuncional para ánodos...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías acuosas de iones de zinc (AZIB) ofrecen asequibilidad y seguridad, pero enfrentan desafíos como las dendritas de zinc y las reacciones secundarias.
• La deposición incontrolada de zinc y las reacciones parasitarias limitan la aplicación práctica y la vida útil de los AZIB.

Objetivo del estudio:

• Investigar el carboximetilquitosano (CMCS) como aditivo de electrolito zwitteriónico para la estabilización de los ánodos de zinc en los AZIB.
• Mejorar el rendimiento electroquímico y la seguridad de los AZIB mediante la mitigación de la formación de dendritas y las reacciones secundarias.

Principales métodos:

• Utilizó el carboximetil quitosano (CMCS), un polímero zwitteriónico, como aditivo de electrolitos.
• Investigó el comportamiento de adsorción de CMCS en la interfaz ánodo/electrolito bajo un campo eléctrico.
• Se realizaron ensayos electroquímicos en células simétricas de Zn//Zn y células llenas de Zn//VO2 con aditivo CMCS.

Principales resultados:

• CMCS demostró una adsorción reversible en la interfaz ánodo/electrolito, promoviendo una deposición de zinc uniforme y libre de dendritos.
• La capa de adsorción CMCS repelió eficazmente las moléculas de agua y suprimió las reacciones secundarias, extendiendo la vida útil de la célula a 800 horas.
• Las células simétricas de Zn//Zn con 0,3 g de L-1 CMCS lograron una eficiencia Coulombic promedio de 98,75%, superando significativamente el electrolito ZnSO4 de referencia.
• Las baterías llenas de Zn//VO2 con CMCS exhibieron un rendimiento electroquímico mejorado.

Conclusiones:

• Los polímeros zwitteriónicos como CMCS son versátiles para el diseño avanzado de electrolitos en AZIB.
• CMCS estabiliza eficazmente los ánodos de zinc, allanando el camino para soluciones prácticas y más seguras de almacenamiento de energía de próxima generación.