.
Podemos sobreviver três minutos sem ar ou três dias sem água? Que tal sem baterias? Imagine não ter uma bateria por três horas. As baterias de íons de lítio leves e de alta capacidade são amplamente utilizadas em telefones celulares, laptops e outras necessidades no mundo de hoje. No entanto, os eletrólitos orgânicos nas baterias convencionais de íons de lítio são altamente inflamáveis, levando a incêndios ou explosões fatais. Como as baterias de íons de lítio são amplamente utilizadas em nossas vidas, esses acidentes podem causar danos diretos aos usuários, o que levou à demanda por um sistema de baterias mais seguro.
O professor Soojin Park e Gyujin Song (bolsista de pós-doutorado) no Departamento de Química e candidato a doutorado Sangyeop Lee, da Divisão de Ciência Avançada de Materiais da POSTECH, desenvolveram juntos uma bateria de íon de zinco aquosa estável que usa água como eletrólito. Eles empregaram uma camada protetora de polímero para evitar a corrosão do eletrodo e aumentar a estabilidade do ânodo de zinco, melhorando a estabilidade eletroquímica da bateria aquosa de íons de zinco.
O eletrólito à base de solvente orgânico, que serve como meio para que os íons se movam dentro do sistema de bateria típico, é inerentemente inflamável, apresentando risco de explosão ou incêndio. Para resolver esse problema, baterias de eletrólitos aquosos estão sendo desenvolvidas como substitutos promissores. No entanto, a reversibilidade inferior do ânodo de zinco em eletrólitos aquosos, que são causados por dendritos de zinco e reações laterais de superfície, impediu o uso de baterias de íon de zinco.
A equipe de pesquisa da POSTECH desenvolveu um ânodo de zinco revestido com uma camada protetora multifuncional usando um copolímero em bloco. Esta nova camada de polímero é elástica e extensível, suportando a expansão do volume durante o carregamento e descarregamento da bateria.
A camada protetora do polímero induz a distribuição homogeneizada de íons e suprime o crescimento dendrítico, contribuindo para uma vida útil do ânodo de zinco a longo prazo. A camada de filme fino também melhora a estabilidade do eletrodo suprimindo reações químicas/eletroquímicas desnecessárias no eletrólito na superfície do eletrodo.
Além disso, os pesquisadores revelaram o movimento de íons de zinco na camada de revestimento usando a análise de espectrometria de massa de íons secundários de tempo de voo (TOF-SIMS). A imagem dos movimentos do íon de zinco, que não foi bem-sucedida em estudos anteriores, promete mais pesquisas sobre as propriedades da superfície dos ânodos da bateria.
Recentemente publicado em Relatórios Celulares Ciências Físicaseste estudo foi apoiado pelo Nano·Material Technology Development Program através da National Research Foundation of Korea.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH). Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
.
