Une équipe de recherche a développé une batterie aqueuse zinc-ion avancée avec une durée de vie améliorée en utilisant un faible champ magnétique et un nouveau matériau VS2. Cette percée répond aux défis liés à la croissance des dendrites de zinc et aux limitations des matériaux de cathode. Crédit : Mao Yunjie
Une équipe de recherche de l’Institut des sciences physiques de Hefei (HFIPS) de l’Académie chinoise des sciences (CAS), dirigée par le professeur Zhao Bangchuan, a développé une batterie aqueuse zinc-ion haute performance avec une durée de vie ultra longue dans un champ magnétique faible.
Les résultats ont été récemment publiés dans la revue Horizons des matériaux.
Les batteries zinc-ion aqueuses constituent une alternative peu coûteuse et sûre aux batteries lithium-ion à capacité théorique élevée. Cependant, les performances électrochimiques limitées du matériau cathodique et la croissance des dendrites de zinc sur l’anode réduisent la densité énergétique et la durée de vie d’une batterie aqueuse zinc-ion. Pour développer de meilleures batteries aqueuses zinc-ion, il est important de concevoir des cathodes à haute densité énergétique et de supprimer la croissance des dendrites de zinc.
Illustration schématique et performances électrochimiques du Zn-VS2 AZIB. (a) Illustration schématique de la configuration Zn-VS2 AZIB. (b) Performances en cycle ultralong du Zn-VS 2 AZIB riche en lacunes. (c) Tracés de Ragone du VS2 riche en lacunes par rapport aux autres cathodes. (d) Photo optique d’une lampe LED alimentée par les batteries Zn-VS2. Crédit : Mao Yunjie
Dans cette recherche, l’équipe a surmonté les limites des matériaux cathodiques existants et le problème de la croissance des dendrites de zinc. Ils ont utilisé une méthode hydrothermale en une étape avec une ingénierie des défauts électrochimiques in situ pour créer un VS2 matériel. Ce matériau présentait de riches défauts efficaces pour réduire l’interaction électrostatique entre les ions zinc et le VS.2. Il a permis le transport 3D du Zn2+ le long du plan ab et de l’axe c, ce qui se traduit par une excellente capacité de débit.
Bien que la stabilité du cycle reste un problème en raison de la croissance des dendrites, l’équipe a constaté que l’introduction d’un champ magnétique externe supprimait la croissance et augmentait considérablement la durée de vie de la batterie. Fonctionnant sous un faible champ magnétique, le Zn-VS haute performance2 La batterie a démontré une durée de vie ultra longue et a fourni une densité d’énergie et une densité de puissance élevées.
Selon l’équipe, ces travaux pourraient avoir des implications significatives pour l’avenir de la technologie de stockage d’énergie.
