Nouvelle stratégie pour améliorer la performance des batteries au zinc-ion aqueuses

Une nouvelle étude réalisée par une équipe de chercheurs jette une lumière innovante sur l’amélioration des performances des batteries au zinc-ion aqueuses (AZIBs). C’est une découverte qui pourrait ouvrir la voie à une utilisation plus large et plus efficace de cette technologie de batterie prometteuse et respectueuse de l’environnement.

Les batteries au zinc-ion aqueuses ont suscité une attention considérable en raison de leur sécurité, fiabilité, respect de l’environnement et rentabilité. Cependant, la croissance intense des dendrites de Zn, qui entraîne une mauvaise réversibilité, constitue un obstacle majeur à la commercialisation à grande échelle des AZIBs.

La face (100) à haute énergie de surface favorise la nucléation et la déposition le long de la direction [100] dans des sites actifs de « pointe« . Une face plus active a souvent tendance à induire des réactions secondaires qui peuvent sérieusement détériorer l’anode de Zn et la stabilité des batteries.

Une solution innovante à base de sérine

Dans cette recherche, l’équipe a adopté une stratégie d’ingénierie de terminaison de facettes (100) en utilisant la sérine (Ser, C3H7NO3) comme conditionneur de structure d’interface dans le système ZnSO4. L’adsorption des cations de sérine induit la croissance de la texture Zn (100) et inhibe les réactions secondaires nuisibles.

Les batteries Zn//Cu utilisant l’électrolyte modifié ont atteint un rendement de Coulomb moyen d’environ 99,8% au taux de 5 mA cm-2 et 5 mAh cm-2 pour les cycles de plaquage/décapage, et les batteries symétriques Zn//Zn ont démontré une performance de cyclage de plus de 800 heures.

Une capacité de performance élevée

La batterie Zn//V2O5 offre une capacité spécifique élevée de 345,1 mAh g-1 avec une rétention de capacité de 74,1% sur 2000 cycles à 5 A g-1. En même temps, la batterie de poche assemblée présente également une bonne stabilité, démontrant la faisabilité pratique de l’électrolyte Ser/ZnSO4.

Cette recherche a adapté le comportement de migration de Zn2+ sur la face (100) en adsorbant des ions, ce qui a fourni une stratégie prometteuse pour obtenir la texture dominante de l’anode de zinc au niveau ionique. On espère qu’elle pourrait être appliquée à d’autres anodes métalliques ayant une faible stabilité et réversibilité.

En synthèse

La découverte du Prof. HU Linhua et son équipe de l’Académie Chinoise des Sciences marque une étape importante dans la recherche sur les batteries au zinc-ion aqueuses. L’utilisation de sérine pour conditionner la structure d’interface offre une stratégie prometteuse pour inhiber la croissance des dendrites de Zn et améliorer la réversibilité des batteries. Cette avancée pourrait avoir des implications majeures pour la commercialisation future des AZIBs.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’une batterie au zinc-ion aqueuse ?
Une batterie au zinc-ion aqueuse est un type de batterie qui utilise le zinc comme anode et l’eau comme électrolyte. Elle est appréciée pour sa sécurité, sa fiabilité, son respect de l’environnement et sa rentabilité.

Qu’est-ce que la sérine et comment a-t-elle été utilisée dans cette recherche ?
La sérine est un acide aminé qui a été utilisé comme conditionneur de structure d’interface dans cette recherche. L’adsorption des cations de sérine a permis d’induire la croissance de la texture Zn (100) et d’inhiber les réactions secondaires nuisibles.

Advanced Energy Materials / Facet-Termination Promoted Uniform Zn (100) Deposition for High-Stable Zinc-Ion Batteries