Phương pháp mới giúp ổn định pin kẽm-ion

Phương pháp mới giúp ổn định pin kẽm-ion

    Phương pháp mới giúp ổn định pin kẽm-ion
    của Zhang Nannan, Học viện Khoa học Trung Quốc

    Novel method helps stabilize zinc-ion batteries


    Sơ đồ lắng đọng Zn tuần hoàn trong các chất điện phân khác nhau. a) chất điện phân ZnSO4 trần; b) Chất điện phân DX/ZnSO4. Ảnh: Li Zhaoqian


    Một nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Li Zhaoqian từ Viện Khoa học Vật lý Hợp Phì (HFIPS) thuộc Viện Khoa học Trung Quốc dẫn đầu đã phát hiện ra rằng việc bổ sung các phân tử 1,4-dioxane (DX) vào chất điện phân của dung dịch nước kẽm-ion (Zn) pin sẽ dẫn đến sự phát triển của kết cấu Zn (002) ưa thích, ngăn chặn hiệu quả sự phát triển dendrite Zn và cải thiện khả năng đảo ngược và độ ổn định chu kỳ của pin.

    Nghiên cứu đã được xuất bản trên ACS Nano.

    Pin kẽm-ion có thể sạc lại trong nước (ZIB) là một hệ thống bền vững mới nổi cho thế hệ công nghệ lưu trữ năng lượng quy mô lưới tiếp theo. Tuy nhiên, việc triển khai công nghệ này đã bị cản trở bởi vấn đề sợi nhánh nghiêm trọng và khả năng đảo ngược kém của cực dương Zn.

    Trong tinh thể Zn xếp khít hình lục giác, mặt (002) có năng lượng bề mặt thấp nhất và tốc độ tăng trưởng chậm nhất, cho phép quá trình lắng đọng được kiểm soát bằng phản ứng bề mặt và do đó giảm thiểu phản ứng phụ và dòng chảy Zn2+ tràn lan. Do đó, tạo ra kết cấu Zn (002) ưa thích có thể làm giảm hiệu quả sự phát triển sợi nhánh và sự hình thành các phản ứng phụ.

    Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một chiến lược điều chế chất điện phân nâng cao để điều chỉnh giao diện cực dương/chất điện phân. Trong hệ thống mới này, sự hấp phụ của DX trên bề mặt Zn có thể tạo ra sự phát triển kết cấu Zn (002) và ngăn chặn các phản ứng phụ bất lợi.

    Hiệu suất của hệ thống mới đã được xác nhận trong các thí nghiệm tiếp theo. Pin có bổ sung DX cho thấy độ ổn định chu kỳ dài trong 1000 giờ, ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt là 10 mA cm-2 với dung lượng mạ tích lũy cực cao là 5 Ah cm-2. Pin cũng cho thấy khả năng đảo ngược cao với hiệu suất điện năng trung bình là 99,7%.


    Một. So sánh bằng kính hiển vi quang học tại chỗ bề mặt cực dương Zn lắng đọng trong chất điện phân ZnSO4 và chất điện phân DX/ZnSO4; b, c. Các mẫu XRD và hình ảnh SEM hiển thị kết cấu (002) trong chất điện phân DX/ZnSO4; đ, đ. So sánh năng lượng hấp phụ Tín dụng: Li Zhaoqian
    Tiến sĩ Li Zhaoqian cho biết: "Full cell Zn//NH4V4O10 với DX đã nhận ra dung lượng riêng cao và khả năng duy trì dung lượng," nó tốt hơn nhiều so với ZIB với chất điện phân ZnSO4 tinh khiết."

    Nghiên cứu này điều chỉnh có chọn lọc tốc độ lắng đọng của Zn2+ trên mặt phẳng tinh thể bằng cách hấp phụ các phân tử, cung cấp một chiến lược đầy hứa hẹn để điều chỉnh các cực dương kẽm hiệu suất cao ở cấp độ phân tử và dự kiến sẽ áp dụng cho các cực dương kim loại khác có độ ổn định và khả năng đảo ngược kém.

    Zalo
    Hotline