Nieuwe strategie voor hoogwaardige kathodes in waterige zinkionbatterijen

Volgens een recent onderzoek werd op het gebied van waterige zinkionbatterijen een nieuwe strategie voorgesteld om de capaciteit van de kathodes te vergroten en ze efficiënter te maken. gepubliceerd in ACS Nano.

“We hebben vanadium met een lage valentie omgezet in vanadium met een hoge valentie in oxiden met behulp van een elektrochemische methode”, zegt prof. HU Linhua van de Hefei Institutes of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen, die het team leidde.

Waterige zink-ionbatterijen (AZIB’s) zijn een veelbelovende technologie voor grootschalige stationaire energieopslag. Om deze technologie haalbaarder te maken voor commercieel gebruik, hebben onderzoekers innovatieve kathodematerialen ontwikkeld om de prestaties te verbeteren. Vanadiumoxiden (VOx) worden algemeen beschouwd als een gunstige optie voor AZIB’s. Hun lage elektronische geleidbaarheid en trage Zn₂⁺ diffusiekinetiek heeft voor uitdagingen gezorgd bij het aantonen van de dominantie van VOx.

In deze studie construeerden de onderzoekers een in situ elektrochemisch geïnduceerde faseovergang om hoogwaardige waterige zinkionkathodematerialen te verkrijgen.

Ze gebruikten een speciaal proces om de structuur van een materiaal genaamd V te veranderen₆O₁₃ aan V₅O₁₂·⁶H₂O toen het voor het eerst werd opgeladen. Deze verandering maakte het materiaal beter in het geleiden van elektriciteit en zorgde ervoor dat de zinkionen gemakkelijker konden bewegen, waardoor het vermogen om energie op te slaan werd vergroot.

Het gemodificeerde materiaal had ook ruimtes waardoor deeltjes gemakkelijker konden bewegen, en het bleef stabiel gedurende vele oplaadcycli. Als gevolg hiervan kon het nieuwe materiaal zeer snel worden opgeladen, had het een hoge energieopslagcapaciteit, presteerde het goed bij hoge oplaadsnelheden en ging het lang mee zonder zijn vermogen om energie op te slaan te verliezen.

Deze nieuwe methode biedt volgens het team een ​​nieuwe richting voor het oplossen van de uitdagingen bij het ontwikkelen van hoogwaardige kathodes voor AZIB’s.