Un séparateur en nanocellulose renforcé par des anions permet la suppression duale des dendrites de zinc et de l'effet de navette polyiodure pour des batteries Zn-I2 à long cycle.

Résumé Les batteries Zn-I2 ont émergé comme des systèmes de stockage d'énergie prometteurs de nouvelle génération en raison de leur sécurité intrinsèque, de leur compatibilité environnementale, de leur cinétique de réaction rapide et de leur faible hysteresis de tension. Néanmoins, deux défis critiques, à savoir la croissance des dendrites de zinc et l'effet de navette polyiodure, entravent gravement leur viabilité commerciale. Pour surmonter ces limitations, cette étude développe un séparateur multifonctionnel fabriqué à partir de nanocellulose carboxylée dérivée de paille, dont la densité de charge négative est renforcée par l'incorporation de polyacrylamide anionique. Cette modification améliore simultanément les propriétés mécaniques du séparateur, la conductivité ionique et le nombre de transfert d'ions Zn2+. Fait remarquable, malgré son profil ultrafin de 20 μm, le séparateur conçu démontre une suppression exceptionnelle des dendrites et une inhibition des réactions parasites, permettant aux cellules symétriques Zn//Zn d'atteindre une durée de vie impressionnante (> 1800 h à 2 mA cm−2/2 mAh cm−2) tout en maintenant des performances robustes même à des capacités areales ultrahautes (25 mAh cm−2). De plus, la caractéristique anionique du séparateur bloque efficacement la migration des polyiodures par répulsion électrostatique, permettant aux batteries Zn-I2 d'avoir une capacité de taux exceptionnelle (120,7 mAh g−1 à 5 A g−1) et une excellente cyclabilité (rétention de capacité de 94,2% après 10 000 cycles). Une stabilité de cyclage supérieure peut également être obtenue dans des conditions de déplétion en zinc et en configuration de cellule de poche. Ce travail établit un nouveau paradigme pour concevoir des systèmes de stockage d'énergie à base de zinc haute performance grâce à une ingénierie rationnelle des séparateurs.