أنود الزنك النانوي المسامي الأحادي لبطاريات القلوية القابلة للشحن

تصنيع الزنك النانوي المسامي الأحادي له أهميته في تخزين الطاقة الآمنة وغير باهظة الثمن؛ حيث يمكن أن يوفر الموصلية الكهربائية المطلوبة والمساحة المحددة في بطارية قلوية عملية لتمديد عمر دورة الأنود الزنكي القصير. على الرغم من أن هذا النوع من الهيكل يتم تصنيعه بانتظام عن طريق إزالة السبيكة، أي، الذوبان الانتقائي لسبيكة، إلا أنه لم يؤد إلى أنود زنكي قابل للشحن بشكل كبير لأن الحاجة إلى معدن أكثر تفاعلاً كمكون مذاب في إزالة السبيكة تحد من خيارات المواد السلفية. هنا، نطبق آلية إزالة السبيكة، الذوبان المتخلل، لتصميم عملية التحلل الناتج عن الاختزال لمركب الزنك (ZnCl2) من أجل الزنك النانوي المسامي. باستخدام محلول نافثالينيد، نحدد الذوبان الانتقائي للكلوريد إلى واجهة المركب/الالكتروليت، مما يؤدي إلى تشكيل تلقائي لشبكة من ألياف الزنك المتخللة بعرض 70 نانومتر تحتفظ بشكل كتلة ذات سمك 200 ميكرومتر. ونعرض أيضًا أن هذا الهيكل، عند أكسدة كهربائية واختزال في الكتروليت قلوي، يخضع للتنميط المدعو بالانتشار السطحي نحو حالة شبه مستقرة مع مقياس طول يقارب 500 نانومتر. ديناميات التكتل هذه تحافظ على مرحلة الزنك المستمرة، مما يمكن من تفاعلها الموحد وأداء مستقر لـ 200 دورة عند عمق تفريغ 40% (328 مللي أمبير/غ) في بطارية Ni–Zn.