Stabilisation du pH de l'interface par graphdiyne N-modifié pour des batteries aqueuses Zn-ions sans dendrites et à taux élevé

Le problème des dendrites de Zn a été intensément étudié par l'ajustement du flux d'ions zinc. Le changement de pH influence sérieusement la formation de dendrites, bien que son importance n'ait pas été révélée. Ici, nous construisons une interface de graphdiyne modifiée par N (NGI) pour stabiliser le pH en médiant la désolvation des ions zinc hydratés. La détection pH operando révèle la stabilisation du pH par NGI. Cela fonctionne avec des pores dans NGI pour obtenir un dépôt de Zn sans dendrites et une augmentation de la durée de vie de la cellule symétrique de 116 fois. Les résultats expérimentaux et théoriques attribuent la stabilisation du pH à la désolvation avec une énergie d'activation réduite atteinte par le transfert d'électrons de la gaine de solvatation vers l'atome N. La désolvation efficace veille à ce que l'électron soit transféré directement du substrat au Zn2+ (plutôt qu’au H2 O coordonné), évitant la rupture de la liaison O-H. Ainsi, la batterie Zn-V6 O13 atteint une longue durée de vie à 20,65 mA cm-2 et 1,07 mAh cm-2. Ce travail révèle l'importance du pH de l'interface et fournit une nouvelle approche pour résoudre le problème des dendrites de Zn.