Con un forte interesse per l'utilizzo delle risorse rispettoso dell'ambiente ed efficiente, sono richiesti sistemi di batterie ecologici e sicuri, e migliorare la ricaricabilità è un obiettivo. Poiché la chimica superficiale dell'interfase solido-elettrolita (SEI) è un fattore critico che regola la durata delle batterie ricaricabili, è un obiettivo chiave della ricerca.

Le batterie Zn (ZB) sono caratterizzate da basso costo, produzione di energia volumetrica superiore e materie prime convenienti, rendendoli un candidato promettente per soddisfare la domanda di batterie ricaricabili. Però, alcune caratteristiche dell'interfaccia Zn-elettrolita limitano lo sviluppo di ZB ricaricabili e la loro applicazione.

Il gruppo del Prof. Cui Guanglei dell'Istituto di bioenergia e tecnologia dei bioprocessi di Qingdao dell'Accademia cinese delle scienze ha proposto nuovi concetti relativi alle SEI artificiali e formate in situ come mezzo per modulare fondamentalmente le caratteristiche elettrochimiche dello Zn.

Manipolando la decomposizione di un liquido eutettico con una peculiare struttura di solvatazione cationica associata agli anioni, i ricercatori hanno osservato per la prima volta SEI organico/inorganico ricco di fluoruro di zinco su un anodo di Zn.

Una combinazione di indagini sperimentali e modellistiche ha rivelato che la presenza di specie di Zn complessanti anionico con energie di decomposizione notevolmente ridotte ha contribuito alla formazione in situ dell'interfase.

"L'interfase protettiva consente la placcatura/stripping di Zn reversibile e priva di dendriti anche ad elevate capacità areali. Ciò è dovuto alla rapida migrazione ionica unita all'elevata resistenza meccanica, " ha detto il Prof. Cui.

Con questo design di interfaccia, le batterie Zn assemblate hanno mostrato un'eccellente stabilità al ciclo con una perdita di capacità trascurabile sia a bassa che ad alta velocità.

Inoltre, rivestire la superficie di Zn con uno strato protettivo di poliammide artificiale è facile da implementare. Lo strato di poliammide ha tutte le caratteristiche desiderabili per supportare la chimica Zn altamente reversibile con prestazioni di ciclo migliorate degli anodi di Zn a pH neutro, anche ad alta profondità di scarico.

Lo studio offre nuove informazioni sulla regolazione razionale degli anodi di Zn e fornisce una strada senza precedenti per affrontare i dilemmi sollevati dalle proprietà intrinseche degli anodi metallici multivalenti.