Couplage de l'effet de transport de Zn2+ avec l'interaction Anion–π pour atténuer la couche de charge d'espace permettant un taux d'utilisation ultra-élevé de l'anode Zn

Résumé Un dilemme majeur auquel sont confrontées les anodes Zn à un taux d'utilisation du zinc élevé (ZUR) est l'insuffisance d'approvisionnement en porteurs ioniques qui initi ent la couche de charge d'espace (SCL) soumise à la croissance incontrôlée des dendrites de Zn. Dans ce contexte, une stratégie de « co-régulation anion-cation », associée à un principe fondamental pour le dépistage des additifs électrolytiques potentiels couplant l'effet de transport de Zn 2+ avec la capacité de rétention d'anions, est proposée pour construire une anode Zn sans dendrite et à haut ZUR. Prenant le système de ZnSO 4 modifié avec ninhydrine comme preuve de concept, les multiples groupes polaires zincophiles de la ninhydrine facilitent le transport des ions Zn 2+, tandis que son cycle aromatique déficient en électrons retient les ions SO 4 2− via l'interaction anion–π, construisant une interface riche en ions visant à minimiser la détérioration de Zn induite par la SCL. En conséquence, l'anode Zn peut supporter environ 240 heures de cyclage continu à un ZUR ultra-élevé de 87,3 %. La supériorité apportée par la ninhydrine se reflète également dans la durabilité de cyclage ultra-longue des batteries Zn-I 2 (plus de 100 000 cycles). Même avec un rapport N/P ultra-bas de 1,1 (environ 90,6 % de ZUR), la batterie ayant une capacité d'environ 5,27 mAh cm −2 peut encore soutenir 350 cycles, ce qui est difficilement réalisable dans des batteries Zn aqueuses. De plus, l'efficacité de cette stratégie est pleinement validée par une série d'additifs partageant des fondamentaux similaires.