Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Vật liệu lưu trữ năng lượng , một nhóm do Giáo sư Hu Linhua từ Viện Khoa học Vật lý Hợp Phì thuộc Viện Khoa học Trung Quốc dẫn đầu đã đề xuất một nguyên tắc chung để đánh giá mức năng lượng quỹ đạo phân tử chiếm giữ cao nhất (HOMO) của các phân tử và sử dụng nó như một mô tả quan trọng để lựa chọn các chất phụ gia điện phân chất hoạt động bề mặt anion không hy sinh để ổn định cực dương Zn, nhận ra hiệu quả điều chỉnh bền vững với sự tăng trưởng dendrite Zn bị ức chế và các phản ứng phụ.
Sơ đồ lắng đọng Zn trong các chất điện phân ZnSO 4 (a) và SDBS/ZnSO 4 (b). Tín dụng: Li Zhaoqian
Pin kẽm-ion nước (AZIB) đã thu hút được sự chú ý rộng rãi vì tính an toàn, độ tin cậy và hiệu quả về chi phí. Sự phát triển dendrite Zn nghiêm trọng và các phản ứng phụ nghiêm trọng đã trở thành rào cản lớn cho việc thương mại hóa rộng rãi AZIB.
Chất hoạt động bề mặt anion, là một loại chất phụ gia không hy sinh điển hình, có lịch sử ứng dụng lâu dài trong luyện kim như chất ức chế ăn mòn và ngăn chặn mạ Zn. Do đó, việc lựa chọn chất phụ gia hoạt động bề mặt anion phù hợp hứa hẹn về cơ bản thu được cực dương kim loại có độ ổn định cao và có thể đảo ngược.
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã chọn ba phân tử chất hoạt động bề mặt anion điển hình làm chất phụ gia, bao gồm natri dodecyl benzen sulfonate (SDBS), natri dodecyl sulfonate (SDS) và natri p-ethylbenzen sulfonate (SEBS) với các đặc tính không hy sinh và mức năng lượng HOMO khác nhau. và lần đầu tiên nghiên cứu ảnh hưởng của mức năng lượng HOMO đến hiệu ứng phối hợp và hấp phụ.
Kết quả thực nghiệm và tính toán cho thấy SDBS với mức năng lượng HOMO cao nhất thể hiện hiệu ứng phối hợp và hấp phụ mạnh nhất, tăng cường độ ổn định và khả năng thuận nghịch của cực dương Zn.
Tiến sĩ Li Zhaoqian, một thành viên của nhóm nghiên cứu, nhấn mạnh rằng SDBS với mức năng lượng HOMO cao “có thể ngăn chặn các sợi nhánh kẽm có hại phát triển và giúp pin sạc và tái sử dụng tốt hơn”.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm pin bằng các vật liệu khác nhau và nhận thấy pin hoạt động tốt với chúng, thậm chí sau nhiều chu kỳ.
LI cho biết: “Pin đã hoạt động hơn 3.200 giờ trong thử nghiệm, ngay cả ở mức năng lượng cao, lâu hơn 30 lần so với chất điện phân ban đầu”.
Các nhà nghiên cứu đã lắp ráp pin Zn//Cu với hiệu suất Coulomb trung bình là 98,15% sau 800 chu kỳ. Trong khi đó, pin đầy Zn//NH4V4O10 mang lại sự ổn định lâu dài với khả năng duy trì công suất 93,5% sau 8.000 chu kỳ.
Nghiên cứu này cung cấp một chiến lược đầy hứa hẹn để sàng lọc các chất phụ gia điện phân tối ưu cho AZIB hiệu suất cao và dự kiến sẽ được áp dụng cho các loại pin kim loại khác.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
