Các nhà nghiên cứu do Giáo sư Hu Linhua dẫn đầu từ Viện Khoa học Vật lý Hợp Phì thuộc Viện Khoa học Trung Quốc đã phát hiện ra rằng việc bổ sung các cation serine (Ser + , C 3 H 8 NO 3 ) trong chất điện phân của pin kẽm-ion sẽ dẫn đến sự phát triển của kết cấu Zn (100) ưa thích, có thể ức chế hiệu quả sự phát triển dendrite Zn và cải thiện khả năng đảo ngược và khả năng quay vòng của pin.
Sơ đồ minh họa trạng thái mạ Zn có phụ gia Ser (trái) và không có (phải). Tín dụng: Li Zhaoqian
Nghiên cứu được công bố trên Vật liệu năng lượng tiên tiến .
Pin kẽm-ion nước (AZIB) đã thu hút được sự chú ý rộng rãi nhờ tính an toàn, độ tin cậy, thân thiện với môi trường và hiệu quả về chi phí . Sự tăng trưởng dendrite Zn nghiêm trọng thường gây ra khả năng đảo ngược kém và trở thành trở ngại lớn cho việc thương mại hóa rộng rãi AZIB.
Mặt năng lượng bề mặt cao (100) thúc đẩy quá trình tạo mầm và lắng đọng dọc theo hướng [100] vào các vị trí hoạt động "hiệu ứng đầu" . Mặt hoạt động cao hơn thường dễ gây ra phản ứng phụ làm suy giảm nghiêm trọng cực dương Zn và độ ổn định của pin. Do đó, ức chế sự phát triển theo hướng tràn lan [100] là một cách đơn giản và hiệu quả để ức chế các sợi nhánh và phản ứng phụ.
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã thực hiện chiến lược kỹ thuật kết thúc khía cạnh (100) bằng cách sử dụng serine (Ser, C 3 H 7 NO 3 ) làm chất điều hòa cấu trúc giao diện trong hệ thống ZnSO 4 . Sự hấp phụ của các cation serine gây ra sự phát triển của kết cấu Zn (100) và ức chế các phản ứng phụ có hại.
Theo các nhà nghiên cứu, pin Zn//Cu với chất điện phân biến tính đạt hiệu suất Coulomb trung bình khoảng 99,8% ở tốc độ 5 mA cm -2 và 5 mAh cm -2 cho chu trình mạ/tước và Zn//Zn pin đối xứng thể hiện hiệu suất đạp xe hơn 800 giờ.
Đặc biệt, pin đầy Zn//V 2 O 5 mang lại dung lượng riêng cao 345,1 mAh g -1 với khả năng duy trì dung lượng 74,1% trong 2.000 chu kỳ ở mức 5 A g -1 .
Ngoài ra, pin dạng túi lắp ráp còn có độ ổn định tốt, thể hiện tính khả thi thực tế của chất điện phân Ser/ZnSO 4 .
Nghiên cứu này điều chỉnh hành vi di chuyển của Zn 2+ ở mặt (100)- bằng cách hấp phụ các ion, đưa ra một chiến lược đầy hứa hẹn để đạt được kết cấu vượt trội của cực dương kẽm ở cấp độ ion và dự kiến sẽ được áp dụng cho các cực dương kim loại khác có độ bền kém. tính ổn định và khả năng đảo ngược.
