La repulsión electrostática catiónica impulsada por adsorción priorizada permite ánodos de zinc altamente reversibles...

Área de la Ciencia:

• Electroquímica y ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Las baterías de metal acuoso de zinc (AZMB) son clave para el almacenamiento de energía renovable, pero luchan en temperaturas bajo cero debido a la congelación de electrolitos y dendritas de zinc.
• Los aditivos anticongelantes orgánicos actuales reducen la conductividad iónica y presentan riesgos de seguridad, negando los beneficios de los sistemas acuosos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un electrolito anticongelante de bajo costo y libre de compuestos orgánicos para AZMB adecuado para operaciones bajo cero.
• Investigar el mecanismo por el cual la adición de sulfato de sodio mejora el rendimiento a baja temperatura y la supresión de las dendritas.

Principales métodos:

• Utilizó la espectroscopia Raman, la microscopia óptica in situ, la teoría funcional de la densidad (DFT) y las simulaciones de dinámica molecular (MD).
• Incorpora Na2SO4 como aditivo en un electrolito basado en ZnO4.

Principales resultados:

• Se ha demostrado que los iones Na+ mejoran el rendimiento del electrolito a baja temperatura y mitigan las dendritas a través de la adsorción preferente y las interacciones electrostáticas, promoviendo la deposición uniforme de Zn2+.
• Se ha logrado una vida útil de 360 horas a -40°C (61% de profundidad de descarga) en células de Zn
• Las celdas de Zn-HydroPANI mantuvieron una capacidad de retención del 91% después de 8000 ciclos a -40°C.

Conclusiones:

• Un aditivo de Na2SO4 rentable crea un electrolito anticongelante estable y libre de sustancias orgánicas para los AZMB.
• Este enfoque mejora significativamente la estabilidad operativa a largo plazo de los AZMB en entornos de temperatura extremadamente baja.