Deslocalización Electrónica y Restricción de Disolución en Superredes de Óxido de Vanadio para Mejorar el Rendimiento Electroquímico de Baterías de Iones de Zinc en Agua

Resumen Las baterías de iones de zinc en agua (ZIBs) han suscitado una gran cantidad de investigaciones científicas y se han convertido en una alternativa prometedora para aplicaciones de almacenamiento de energía a gran escala, gracias a los méritos únicos de alta densidad de energía volumétrica, abundancia de recursos de zinc, amigabilidad con el medio ambiente y seguridad. Sin embargo, el ritmo de progreso del desarrollo de ZIB está obstaculizado por su baja reversibilidad y cinética lenta, derivadas de la disolución de materiales activos en electrolitos acuosos y las fuertes interacciones electrostáticas entre Zn 2+ y la red del cátodo. En este trabajo, se demuestra una estructura de superred de óxido de vanadio (V 2 O 5‐ x )/polianilina (PANI‐V) como un modelo de ingeniería estructural de superred para superar estas debilidades. En esta superred, la capa de PANI no solo desempeña el papel de espaciador para expandir el espacio interlaminar de V 2 O 5‐ x, sino que también sirve como un contribuyente a la capacidad conductiva. Además, la capa de PANI actúa como estabilizador estructural para restringir la disolución de materiales activos de V 2 O 5‐ x en electrolitos acuosos. Además, introduce un efecto de interfaz para modular la distribución de carga de la monocapa de V 2 O 5‐ x, promoviendo la difusión de iones de Zn en la estructura. Correspondientemente, debilitar las interacciones electrostáticas y suprimir la disolución de materiales activos de manera sinérgica mejora el rendimiento electroquímico para el almacenamiento de iones de Zn. Este trabajo allana el camino para el desarrollo/mejora de cátodos para baterías de iones de zinc en agua.