Una nueva estrategia estabiliza las pilas de iones de zinc
Detener las dañinas dendritas de zinc
Según una investigación publicada recientemente en Advanced Functional Materials, un equipo dirigido por el profesor HU Linhua, del Instituto de Ciencias Físicas de Hefei (HFIPS), de la Academia China de Ciencias (CAS), descubrió que la adición de maleato disódico (DMA) en el electrolito de una pila de iones de zinc acuosa provocaría el crecimiento preferente de la textura Zn (002), lo que podría inhibir eficazmente el crecimiento de dendritas de Zn y mejorar la reversibilidad y ciclabilidad de las pilas.
Los diagramas esquemáticos para la deposición de Zn en diferentes electrolitos.
LI Zhaoqian
"Esto significa que el DMA puede impedir el crecimiento de las dañinas dendritas de zinc y mejorar la capacidad de las pilas para recargarse y utilizarse varias veces", afirma el Dr. LI ZHAO Qian, miembro del equipo.
Las pilas acuosas de iones de zinc (AZIB) han suscitado hoy en día una gran atención por su seguridad, fiabilidad y rentabilidad. El fuerte crecimiento de dendritas de Zn y las graves reacciones secundarias se han convertido en el principal obstáculo para la comercialización generalizada de las AZIB. El plano cristalino del Zn (002) posee una disposición superficial suave de los átomos, una densidad de carga interfacial uniforme y una baja energía superficial, lo que favorece la deposición uniforme de Zn2+ y una mejor capacidad anticorrosiva. Por lo tanto, la sintonización de los estados del cristal de Zn chapado promete obtener fundamentalmente ánodos metálicos altamente estables y reversibles.
En este estudio, los investigadores construyeron una estrategia de electrocristalización para inducir el crecimiento de la textura Zn (002). La adsorción de DMA induce el crecimiento de la textura del Zn (002) e inhibe las reacciones secundarias nocivas.
"Cuando probamos la batería, fue capaz de funcionar durante más de 3200 horas, incluso cuando se utilizaba a altos niveles de potencia", explicó el Dr. LI Zhaoqian.
La probaron en condiciones extremas de 30 mA cm-2 y 30 mAh cm-2. El ánodo de Zn presenta una vida útil ultralarga de 120 h.
También probaron la batería con distintos materiales y comprobaron que funcionaba bien con ellos, incluso después de muchos ciclos. Ensamblaron baterías de Zn//Cu con una eficiencia Coulomb media del 99,81% tras 3000 ciclos. Mientras tanto, la batería completa de Zn//NH4V4O10 ofrece una estabilidad a largo plazo con una retención de la capacidad del 92,3% tras 10000 ciclos.
Esta investigación adaptó el comportamiento de migración del Zn2+ en diferentes planos cristalinos mediante una capa de molécula de DMA adsorbida para inducir el crecimiento cristalino del Zn (002), lo que proporcionó una estrategia prometedora para conseguir la textura dominante del ánodo de zinc a nivel de molécula, y se espera que se aplique a otros ánodos metálicos.
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