Профессор Суджин Пак и Гьюджин Сонг (аспирант химического факультета) и кандидат наук Сангеоп Ли из отдела передовых материаловедческих исследований POSTECH совместно разработали стабильную водную цинк-ионную батарею, использующую воду в качестве электролита. Они использовали защитный полимерный слой для предотвращения коррозии электрода и повышения стабильности цинкового анода, улучшая электрохимическую стабильность водной цинк-ионной батареи.

Электролит на основе органических растворителей, который служит средой для перемещения ионов внутри типичной аккумуляторной системы, по своей природе легковоспламеняющийся, что создает опасность взрыва или пожара. Для решения этой проблемы в качестве многообещающей замены разрабатываются батареи с водным электролитом. Однако низкая обратимость цинкового анода в водных электролитах, вызванная дендритами цинка и побочными реакциями на поверхности, не позволяет использовать цинк-ионные батареи.

Исследовательская группа POSTECH разработала цинковый анод, покрытый многофункциональным защитным слоем с использованием блок-сополимера. Этот новый полимерный слой эластичен и растягивается, выдерживая увеличение объема во время зарядки и разрядки аккумулятора.

Обнаружено, что полимерный защитный слой индуцирует гомогенизированное распределение ионов и подавляет рост дендритов, способствуя длительному сроку службы цинкового анода. Слой тонкой пленки также улучшает стабильность электрода за счет подавления ненужных химических / электрохимических реакций в электролите на поверхности электрода.

Кроме того, исследователи выявили движение ионов цинка в слое покрытия с помощью масс-спектрометрии вторичных ионов во времени пролета (TOF-SIMS). Визуализация движения ионов цинка, которая не была успешной в предыдущих исследованиях, обещает дальнейшие исследования свойств поверхности анодов батарей.

Недавно опубликованный в Клеточные отчеты Физическая наука, это исследование было поддержано Программой развития технологий наноматериалов через Национальный исследовательский фонд Кореи.