Les batteries zinc-ion rechargeables aqueuses sont des composants prometteurs pour le stockage sur réseau électrique en raison de leur faible coût et de leur sécurité intrinsèque. Cependant, leur mise en œuvre pratique est entravée par la mauvaise réversibilité de l'anode de zinc, principalement causée par le dépôt chaotique de Zn présent sous forme de dendrite et par des réactions secondaires.

Récemment, un groupe de recherche dirigé par le professeur Yang Weishen et le Dr Zhu Kaiyue de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a proposé une stratégie utilisant des « porteurs d'ions » en important du Zn macromoléculaire.>2+ porteurs avec un rapport masse/charge élevé pour découpler le flux ionique du champ électrique inhomogène et du substrat. Cette méthode fournit une voie efficace pour surmonter les problèmes de dendrites et de réactions secondaires.

Cette étude a été publiée dans Energy &Environmental Science. le 18 août.

Les chercheurs ont découvert que les nanofeuilles à structure organique métallique (MOF) présentaient une capacité de migration sous champ électrique en raison de leur structure de canal unidimensionnelle et de leur Zn ²⁺ préférentiel. L'adsorption, ainsi qu'une chimie réductrice unique due à la faible coordination entre les ligands et les ions zinc, leur permettent de servir de Zn ²⁺ dynamique. porteurs d'ions.

Les nanofeuilles MOF dynamiques pourraient optimiser continuellement l'anode de zinc pendant le cyclage. Plus précisément, l'électrode de zinc a été progressivement reconstruite vers une morphologie de type lamelles alignées horizontalement et une texture améliorée (002), montrant un coefficient de texture relatif de 96,9 (valeur maximale de 100). Cette optimisation sur la morphologie et la texture pourrait être attribuée à l'alignement horizontal de Zn ²⁺ ions par les contraintes des nanofeuilles MOF.

De plus, la présence de ligands MOF a contribué à l'élimination du Zn₄ indésirable. SO₄ (OH)₆ ·4H₂ O sous-produits. Ces sous-produits ont été spontanément convertis en nanofeuilles de MOF utiles grâce aux propriétés uniques des ligands. Par conséquent, les cellules symétriques Zn||Zn et Zn||(NH₄ )₂ V₁₀ O₂₅ ·8H₂ Les cellules O complètes utilisant des nanofeuilles MOF dans les électrolytes ont présenté des performances de cyclage exceptionnelles à des taux faibles et élevés.

"La polyvalence de la stratégie des "porteurs d'ions" est prometteuse pour une expansion potentielle vers l'obtention d'un cycle hautement réversible dans d'autres cellules métalliques rechargeables, en raison de sa large applicabilité à divers ligands, substrats et électrolytes", a déclaré le professeur Yang.

Plus d'informations : Hanmiao Yang et al, Nanofeuilles MOF comme porteurs d'ions pour une anode de zinc auto-optimisée, Sciences de l'énergie et de l'environnement (2023). DOI :10.1039/D3EE01747H

Informations sur le journal : Sciences de l'énergie et de l'environnement

Fourni par l'Académie chinoise des sciences