Diagramas esquemáticos de Zn 2+ estrutura de solvatação e reações interfaciais em (a) eletrólito aquoso tradicional e (b) eletrólito eutético hidratado. Crédito:Zhao Jingwen e Yang Wuhai
As baterias de zinco (Zn) têm atraído cada vez mais atenção devido à sua grande capacidade volumétrica, sua abundância terrestre, e respeito ao meio ambiente. As baterias Zn oferecem uma solução promissora para os riscos à segurança e os desafios econômicos enfrentados pelas baterias de íons de lítio predominantes.
Contudo, os eletrólitos de Zn aquosos atualmente disponíveis estão longe do ideal. As baterias Zn aquosas lutam com a rápida degradação do desempenho decorrente da reversibilidade deficiente dos ânodos Zn e da dissolução dos cátodos. Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Cui Guanglei do Instituto Qingdao de Bioenergia e Tecnologia de Bioprocessos (QIBEBT) da Academia Chinesa de Ciências propôs uma nova classe de eletrólitos aquosos chamados eletrólitos eutéticos hidratados para garantir um melhor desempenho das baterias de Zn aquosas. O estudo será publicado na revista Joule em 1º de julho.
O novo eletrólito aquoso foi fabricado pelo acoplamento de um sal de Zn hidratado (Zn (ClO 4 ) 2 · 6H 2 O) exclusivamente com um ligante neutro (succinonitrila, SN).
"As espécies aquaciônicas de Zn e os estados de coordenação das moléculas de água correspondentes são reorganizados. SN entra na camada de solvatação primária do Zn 2+ , enquanto todas as moléculas de água contribuem para a formação da estrutura eutética e permanecem ligadas na esfera de coordenação de metal, "disse o Dr. Zhao Jingwen do QIBEBT, co-autor correspondente do estudo.
É por isso que os comportamentos eletroquímicos dos eletrólitos eutéticos hidratados eram diferentes daqueles dos eletrólitos aquosos tradicionais. Eletrólitos eutéticos hidratados foram altamente adequados para as baterias orgânicas de Zn, tanto do aspecto anódico quanto catódico.
“Sabe-se que os ânions perclorato são reativos e suscetíveis à decomposição em soluções aquosas, "Cui disse." No entanto, devido ao Zn suprimido 2+ -H 2 Ó interação, o ânion perclorato não ideal comumente aceito pode ser estabilizado na rede eutética. "
Devido às ricas interações intermoleculares nos eletrólitos eutéticos hidratados, operação estável em baixa temperatura, mesmo a -20 ° C, também foi obtida.
O estudo oferece uma maneira simples e promissora de domar a estrutura eletrolítica multivalente para a criação de baterias aquosas recarregáveis de longa vida.
