Gli scienziati cinesi sviluppano una batteria agli ioni di zinco a base d’acqua ad alte prestazioni e di lunga durata

Un gruppo di ricerca dell’Hefei Institutes of Physical Sciences (HFIPS) dell’Accademia cinese delle scienze (CAS), guidato dal professor Zhao Bangchuan, ha sviluppato una batteria acquosa agli ioni di zinco ad alte prestazioni con un ciclo di vita estremamente lungo in un campo magnetico debole.

I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Prospettive materiali.

Le batterie acquose agli ioni di zinco sono un’alternativa sicura ed economica alle batterie agli ioni di litio di maggiore capacità teorica. Tuttavia, le prestazioni elettrochimiche limitate del materiale catodico e la crescita di dendrite di zinco sull’anodo riducono la densità energetica e la durata del ciclo della batteria acquosa di zinco. Per sviluppare migliori batterie acquose agli ioni di zinco, è importante progettare catodi con un’elevata densità di energia e sopprimere la crescita dei dendriti di zinco.

Diagramma schematico e prestazioni elettrochimiche dell’attuatore Zn-VS2 AZIB. (a) Illustrazione schematica della configurazione Zn-VS2 AZIB. b Prestazioni a ciclo ultralungo di Zn-VS2AZIB ricco di posti vacanti. (c) Trame Ragone di VS2 ricco di posti vacanti rispetto ad altri catodi. (d) Immagine ottica di un LED alimentato da batterie Zn-VS2. Credito: Mao Yunjie

In questa ricerca, il team supera i limiti degli attuali materiali catodici e il problema della crescita dei dendriti di zinco. Hanno utilizzato un metodo idrotermale in una fase con ingegneria elettrochimica in situ per creare il VS₂ Materiale. Questo materiale contiene ricchi difetti che sono stati efficaci nel ridurre l’interazione elettrostatica tra ioni Zn e VS₂. Era consentito il trasporto tridimensionale dello zinco²⁺ lungo sia il piano ab che l’asse c, il che si traduce in un’eccellente capacità di velocità.

Mentre la stabilità del ciclo è rimasta un problema a causa della crescita dei dendriti, il team ha scoperto che l’introduzione di un campo magnetico esterno limitava la crescita e aumentava significativamente la durata della batteria. Lavorando sotto un campo magnetico debole, Zn-VS ha prestazioni elevate₂ La batteria ha dimostrato una lunga durata del ciclo e ha fornito un’elevata densità di energia e densità di energia.

Secondo il team, il lavoro potrebbe avere importanti implicazioni per il futuro della tecnologia di stoccaggio dell’energia.

Riferimento: “Batterie a base d’acqua Zn-VS2 a durata ultra-lunga guidate da magneto-elettrochimica” di Yunjie Mao, Jin Bai, Jianguo Si, Hongyang Ma, Wanyun Li, Peiyao Wang, Hongli Zhang, Zhigao Sheng, Xiaoguang Zhu, Peng Tong , Xuebin Zhu, Bangchuan Zhao e Yuping Sun, 19 maggio 2023, disponibile qui. Prospettive materiali.
DOI: 10.1039/D3MH00303E