Camada Seletiva de Transporte Iônico para Baterias de Íons de Zinco Aquosas Estáveis

Resumo A vida útil limitada das baterias de íons de zinco aquosas (com cátodos à base de óxido de vanádio) é restrita por aplicações práticas devido à corrosão acelerada pelos íons de vanádio que se lixiviam do cátodo e ao crescimento desigual de dendritos no ânodo de metal de zinco. Para abordar essas questões, considera-se a diferença de tamanho entre os íons de zinco hidratados (4,30 Å) no eletrólito e os íons de vanádio (8,34 Å). A cobertura uniforme das nanopartículas MOF-801 (com tamanho de poro de 6,0 Å) no folho de zinco formou uma camada seletiva de transporte iônico. O fluxo uniforme de íons de zinco gerado pela camada seletiva de transporte iônico permite que os íons de zinco hidratados sejam transportados de maneira uniforme e promove uma deposição uniforme de zinco, levando a uma baixa sobrepotencial (17,4 mV) e alta estabilidade cíclica (1000 h) na célula simétrica. Além disso, a camada seletiva de transporte iônico, com poros menores que os íons de vanádio, bloqueou os íons de vanádio de migrar em direção ao ânodo de zinco, reduzindo assim sua corrosão e contribuindo para uma retenção de capacidade de 86% após 2000 ciclos sob condições de célula completa. Este estudo demonstra que o tamanho do poro da camada de revestimento influencia a estabilidade de longo prazo das baterias de íons de zinco aquosas e pode servir como um guia na seleção de materiais de modificação de interface para várias baterias metálicas.