Electrolitos acuosos con cosolventes orgánicos hidrofóbicos para estabilizar ánodos de zinc metálico

Las baterías de zinc (Zn) acuosas recargables son prometedoras para el almacenamiento de gran energía debido a su bajo costo, alta seguridad y compatibilidad ambiental, pero su implementación se ve obstaculizada por la severa irreversibilidad de los ánodos de metal de Zn, como se ejemplifica en las reacciones secundarias inducidas por agua (evolución de H2 y corrosión de Zn) y el crecimiento de dendritas. Aquí, encontramos que la introducción de un cosolvente carbonatado hidrofóbico en un electrolito acuoso diluido exhibe una capacidad mucho más fuerte para abordar los problemas reversibles que enfrentan los ánodos de Zn que aquellos con cosolventes hidrofílicos. Entre los carbonatos típicos (carbonato de etileno, carbonato de propileno, carbonato de dimetilo y carbonato de dietilo (DEC)), el DEC, como el aditivo más hidrofóbico, permite la ruptura más fuerte de la red de enlaces H del agua y reemplaza el H2O solvatante en una cubierta de solvatación de Zn2+, lo que reduce significativamente la actividad del agua y su descomposición. Además, las moléculas de DEC se adsorben preferentemente en la superficie de Zn para crear una capa doble eléctrica pobre en H2O y proporcionar un comportamiento de electrodeposición de Zn2+ libre de dendritas. El electrolito híbrido formulado de 2 m Zn(OTf)2 + 7 m DEC dotó al electrodo de Zn de la capacidad para lograr una alta estabilidad de ciclo (más de 3500 h a 5 mA cm-2 con 2.5 mA h cm-2) y soporta el funcionamiento estable de la batería completa Zn||V2O5·nH2O. Esta estrategia eficiente con cosolvente hidrofóbico sugiere una dirección prometedora para el diseño de químicas de baterías acuosas.