Camadas Intermediárias de Pontos de Carbono de Alto Rendimento para Baterias de Zinco Ultra-Estáveis

Resumo A implementação prática de ânodos de metal de Zn com alta capacidade volumétrica é seriamente afetada pelo crescimento dendrítico e reações parasitárias interfaciais que o acompanham. Neste trabalho, pontos de carbono (CDs) de alto rendimento com abundantes grupos funcionais polares (CHO e CN), como uma camada de interface artificial funcional, são projetados de forma racional para otimizar as interfaces eletrólito/Zn com viabilidade em grande escala. De particular relevância, os CDs de tamanho quântico com forte afinidade pelo Zn podem efetivamente melhorar a distribuição do campo elétrico e garantir que mais Zn 2+ seja adsorvido em todo o eletrodo, o que é benéfico para diminuir a barreira de nucleação do Zn 2+ e induzir a deposição homogênea de Zn, tornando assim um ânodo de Zn livre de dendritos, conforme amplamente confirmado por observações de microscopia ótica in situ e simulação por elementos finitos. Enquanto isso, a camada de revestimento densa e insolúvel com abundantes grupos funcionais polares favorece o efeito de repulsão, o que é bom para proteger a água ativa e SO 4 2−, assim eliminando as reações parasitárias mediadas pela água e melhorando a cinética de reação do Zn 2+. Mais importante ainda, a camada de CDs electroquimicamente estável confere ao ânodo de Zn uma vida útil prolongada de 3000 h a 1 mA cm −2. Esta fabricação viável e eficiente da camada funcional de CDs abre uma nova via para ânodos metálicos estáveis e livres de dendritos.