Recubrimiento orgánico hidrofóbico de ultra bajo costo para ánodos de zinc altamente reversibles

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Electroquímica
• Almacenamiento de Energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de iones de zinc (ZIB) acuosas enfrentan desafíos con la formación de dendritas y los altos costos de los aditivos.
• Los aditivos electrolíticos actuales a menudo requieren una carga alta o tienen problemas hidrofílicos, lo que limita el rendimiento y la escalabilidad de las ZIB.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método rentable y escalable para crear ZIB sin dendritas.
• Diseñar un aditivo electrolítico hidrofóbico con una carga ultra baja para mejorar el rendimiento y la longevidad de las ZIB.

Principales métodos:

• Se desarrolló un tratamiento de inmersión fácil para depositar una capa hidrofóbica de 1,3-Di(o-tolil)tiourea (DTH) a nanoescala en ánodos de zinc.
• Se investigó el rendimiento electroquímico de las ZIB modificadas con DTH utilizando configuraciones de celdas de botón y de bolsa.
• Se evaluó la eficiencia de costos del aditivo y la estabilidad del ciclado a largo plazo.

Principales resultados:

• Se logró la deposición de una capa DTH a nanoescala con una carga ultra baja (5,37 × 10^-13 M) y una eficiencia de costos excepcional (1,43 × 10^-7 USD Ah^-1).
• Se demostró un ciclado estable durante más de 2500 ciclos a 2 A g^-1 en celdas de botón con un costo mínimo de aditivo.
• Las celdas de bolsa exhibieron una eficiencia coulombic promedio del 99,9% y una retención de capacidad del 72% después de 1200 ciclos, con una alta densidad de energía de 143 Wh kg^-1.

Conclusiones:

• La capa hidrofóbica de DTH suprime eficazmente las dendritas de zinc y las reacciones parásitas, optimizando la electroquímica del Zn.
• Esta estrategia de bajo costo y escalable permite ZIB acuosas duraderas y de alto rendimiento.
• Los hallazgos proporcionan una base para el desarrollo de sistemas de baterías acuosas rentables y escalables.