تصميم بنية استغراب Zn2+ خالية من المياه من النوع أنيون لقطب الزنك المعدني القوي

الملخص تعتبر بطاريات الزنك القابلة للشحن المائية احتمالية كبيرة للتخزين الكبير للطاقة الكهروكيميائية بسبب تكلفتها المنخفضة وأمانها العالي. ومع ذلك، يتعرض القطب المعدني للزنك إلى نمو شجيري وتفاعل تطور الهيدروجين على الواجهة (HER)، مما يؤدي إلى تدهور أداء القطب/البطارية. هنا نقترح أن الشجيرات وHER مرتبطتان ببنية استغراب Zn 2+ المائية Zn(H 2 O) 6 2+، وبالتالي يمكن حلها عن طريق تحويل Zn(H 2 O) 6 2+ إلى بنية استغراب خالية من الماء من النوع أنيون ZnCl 4 2−، والتي تتحقق في الإلكتروليت المائي التقليدي لـ ZnSO 4 بعد إضافة ملح كلوريد مع كاتيون بحجم كبير (كلوريد 1-إيثيل-3-ميثيل إيميدازوليوم). يخفف القضاء على تفاعل الكاتيون-الماء من HER، بينما يمنع التنافر الكهروستاتيكي بين أطراف الزنك وبنية الاستغراب الأنيوني formation الشجرية. نتيجة لذلك، يظهر الإلكتروليت ترسيبًا موحدًا للزنك مع كفاءة طلاء/إزالة الزنك المتوسطة حوالي 99.9 %، مما يمكن من الاحتفاظ بالسعة بنسبة 78.8 % بعد 300 دورة في بطاريات الزنك الخالية من القطب مع البوليمير النانوي المزود مسبقًا بالزنك كأكف. توفر هذه الدراسة استراتيجية تصميم جديدة للإلكتروليت لمنع HER وتحقيق عمر طويل للقطب المعدني.