Eletrolíticos em hidrogel de rede dupla condutores de íon único para baterias de íon de zinco de longa duração

Como uma das alternativas promissoras das baterias de íon de lítio, as baterias de íon de zinco (ZIBs) têm recebido crescente interesse de pesquisadores devido à sua boa segurança, eco-amigabilidade e baixo custo. No entanto, as ZIBs aquosas ainda estão a um passo das aplicações práticas devido à deposição não uniforme de Zn e reações laterais parasitas, que causam perda de capacidade e até mesmo curto-circuito. Para enfrentar esses problemas, aqui introduzimos um eletrólito hidrogel condutor de íon único de Zn (SIHE), P(ICZn-AAm), sintetizado com carrageno iota (IC) e acrilamida (AAm). O SIHE manifesta condutividade única de Zn2+ através dos sulfatos abundantes fixados na espinha dorsal do polímero IC, entregando um alto número de transferência de Zn2+ de 0,93. Também apresenta uma condutividade iônica excepcional de 2,15 × 10–3 S cm–1 à temperatura ambiente. A compatibilidade aprimorada na interface eletrodo-eletrólito foi verificada pelo desempenho estável de estripagem/platificação de Zn juntamente com uma camada de deposição de Zn homogênea e lisa. Também foi constatado que a passivação do ânodo de Zn pode ser efetivamente proibida devido à falta de ânions livres no eletrólito. O desempenho prático do SIHE foi investigado com baterias Zn–V2O5, que mostraram uma capacidade estável de 271,6 mA h g–1 ao longo de 150 ciclos a 2 C e 127,5 mA h g–1 ao longo de 500 ciclos a 5 C.