Der in-situ positive Elektroden-Elektrolyt-Grenzflächenaufbau ermöglicht stabile Ah-Ebene Zn-MnO2-Batterien

Die Entwicklung der Formulierung einer Mn-basierten positiven Elektrode ist eine praktikable Strategie zur Herstellung einer effizienten wässrigen Zink-Ionen-Batterie. Die Mn-Lösung und die Nebenprodukte führen jedoch zu Kapazitätsverlusten, was die elektrochemische Leistung einschränkt. Um diese unerwünschten Probleme zu lösen, wurde das Konzept entwickelt, die Grenzfläche zwischen positiver Elektrode und Elektrolyt in-situ auf dem kommerziellen MnO2 zu bilden, indem Dioctylphthalat in das auf ZS basierende Elektrolyt (2 M ZnSO4 + 0,2 M MnSO4) eingeführt wird, das als ZS-DOP-Elektrolyt bezeichnet wird. Eine fortgeschrittene dreidimensionale chemische und bildgebende Analyse an einem Modellmaterial zeigt die dynamische Bildung der Grenzfläche zwischen positiver Elektrode und Elektrolyt. Die gebildete organische Grenzfläche unterdrückt effektiv die Korrosion der Elektrolyte durch ihre Hydrophobizität und passt den pH-Wert gemäß dem Prinzip von Le Chatelier an, um die Produktion von Nebenprodukten zu hemmen. Insbesondere erreicht die in der Tasche montierte Zelle mit dem ZS-DOP-Elektrolyt eine reversible Kapazität von ~2,5 Ah und betreibt das unbemannte Luftfahrzeug. Darüber hinaus liefern Anwendungen zur photovoltaischen Energiespeicherung eine stabile Kapazität von 0,5 Ah und realisieren die Stromversorgung für Mobiltelefone und andere elektronische Geräte. Unsere Ergebnisse erleichtern die Entwicklung eines in-situ Oberflächenschutzes für die positive Elektrode in der wässrigen Zink-Ionen-Batterie und bieten Einblicke in ihre praktische Anwendung.