Дослідники з Сеульського національного університету (Південна Корея) досягли значного прогресу у поліпшенні продуктивності та стабільності цинк-іонних акумуляторів на водній основі, модифікувавши одну молекулу в електроліті.

Нова формула електроліту дозволила досягти середньої кулонівської ефективності 99,96% і підтримувати стабільну роботу до 600 циклів зарядки-розрядки цинк-іонних акумуляторів.

Які переваги водних цинк-іонних акумуляторів?

Водні цинк-іонні акумулятори (AZIB) мають численні переваги перед літієвими аналогами, включаючи безпеку, економічну ефективність та електрохімічні властивості металевого анода Zn. Проте їхня ефективність часто знижується на межі розділу електрода і рідкого електроліту. Молекули води в електроліті можуть розкладатися, а цинк осідати нерівномірно, утворюючи дендрити, які можуть призводити до коротких замикань.

Як вдосконалили електроліт?

Для вирішення цієї проблеми дослідники зосередилися на розробці співрозчинника для електроліту. Модифікований співрозчинник на основі фосфату, діетил(дифторметил)фосфонат (DEDFP), був створений шляхом заміни етоксильної групи в триетилфосфаті (TEP) на дифторметильну групу. Цей електроліт демонструє виняткову стабільність під час заряду-розряду, зберігаючи 70% ємності протягом 486 циклів.

Молекула DEDFP активно відштовхує молекули води від поверхні електрода, що є важливим для запобігання розкладанню води — основної причини газоутворення та зниження ефективності у водних системах. Під час тестування електроди, цикльовані в системі DEDFP, демонстрували стабільні профілі напруги та морфологію навіть за високих густин струму.

Цинкова батарея на основі DEDFP продемонструвала гідне збереження ємності — 65,4% протягом 300 циклів, що підтверджує потенціал технології для практичного застосування.