تثبیت باتری یون روی قابل شارژ با کمینه‌کردن رشد دندریت

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی لی ژائوکیان از مؤسسه‌های علوم فیزیکی هفی (HFIPS) آکادمی علوم چین دریافتند که افزودن مولکول‌های ۱،۴-دیوکسان (DX) به الکترولیت آبی باتری یون روی (Zn) منجر به رشد ساختار ترجیحی Zn (۰۰۲) می‌شود و به طور موثر رشد دندریت روی را سرکوب می‌کند و برگشت‌پذیری و پایداری چرخشی باتری‌ها را بهبود می‌بخشد.

باتری‌های یون روی قابل شارژ آبی (ZIBs) یک سیستم پایدار در حال ظهور برای نسل بعدی فناوری ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس شبکه هستند. با این حال، اجرای این فناوری با مشکل شدید دندریت و برگشت‌پذیری ضعیف آند روی مواجه شده است.

یافته‌های این مطالعه در قالب مقاله‌ای با عنوان Addition of Dioxane in Electrolyte Promotes (۰۰۲) -Textured Zinc Growth and Suppressed Side Reactions in Zinc-Ion Batteries در نشریه ACS Nano منتشر شده است.

در بلور روی هگزاگونال متراکم، وجه (۰۰۲) کمترین انرژی سطحی و کندترین سرعت رشد را دارد که فرآیند رسوب کنترل شده با واکنش سطحی را امکان‌پذیر می‌کند و در نتیجه شار و واکنش‌های جانبی +Zn ۲ را کاهش می‌دهد. بنابراین، القای بافت ترجیحی روی (۰۰۲) می‌تواند به‌طور موثر رشد دندریت و تشکیل واکنش‌های جانبی را کاهش دهد.

در این مطالعه، محققان راهبرد مدولاسیون الکترولیت پیشرفته برای تنظیم رابط آند/الکترولیت ایجاد کردند. در این سیستم جدید، جذب DX روی سطح روی می‌تواند باعث رشد بافت روی (۰۰۲) شود و واکنش‌های جانبی مضر را سرکوب کند.

عملکرد این سیستم جدید در آزمایش‌های بعدی تأیید شد. باتری با افزودن DX پایداری چره‌ای طولانی‌مدت ۱۰۰۰ ساعتی را نشان داد، حتی در شرایط سخت ۱۰ میلی‌آمپر بر سانتی‌متر باتری برگشت‌پذیری بالایی با بازده کولمبی متوسط ۹۹٫۷ درصد نشان داد.

لی ژائوکیان گفت: «سلول کامل Zn//NH ۴ V ۴ O ۱۰ با DX ظرفیت ویژه و ظرفیت بالایی را حفظ می‌کند. این سلول بسیار بهتر از ZIB با الکترولیت ZnSO ۴ خالص است.»

این مطالعه، که به طور انتخابی نرخ رسوب یون روی را بر صفحه کریستالی با جذب مولکول‌ها تنظیم می‌کند، راهبردی امیدوارکننده برای تعدیل آند‌های روی با کارایی بالا در سطح مولکولی ارائه می‌کند و انتظار می‌رود که برای سایر آند‌های فلزی با پایداری و برگشت‌پذیری ضعیف قابل اجرا باشد.