Schemi schematici di Zn 2+ struttura di solvatazione e reazioni interfacciali in (a) elettrolita acquoso tradizionale e (b) elettrolita eutettico idrato. Credito:Zhao Jingwen e Yang Wuhai
Le batterie allo zinco (Zn) hanno attirato una crescente attenzione per la loro grande capacità volumetrica, la loro abbondanza di terra, e rispetto dell'ambiente. Le batterie Zn forniscono una soluzione promettente ai rischi per la sicurezza e alle sfide economiche che devono affrontare le batterie agli ioni di litio prevalenti.
Però, gli elettroliti di Zn acquosi attualmente disponibili sono tutt'altro che ideali. Le batterie acquose di Zn lottano con un rapido degrado delle prestazioni derivante dalla scarsa reversibilità degli anodi di Zn e dalla dissoluzione dei catodi. Un team di ricerca guidato dal Prof. Cui Guanglei del Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) dell'Accademia cinese delle scienze ha proposto una nuova classe di elettroliti acquosi chiamati elettroliti eutettici idratati per garantire migliori prestazioni delle batterie acquose di Zn. Lo studio sarà pubblicato sulla rivista Joule il 1 luglio.
Il nuovo elettrolita acquoso è stato fabbricato accoppiando un sale di Zn idrato (Zn(ClO 4 ) 2 ·6H 2 O) esclusivamente con un ligando neutro (succinonitrile, SN).
"Le specie acquacationiche di Zn e i corrispondenti stati di coordinazione delle molecole d'acqua vengono riorganizzate. SN entra nel guscio di solvatazione primaria di Zn 2+ , mentre tutte le molecole d'acqua contribuiscono alla formazione della struttura eutettica e rimangono legate nella sfera di coordinazione metallica, " ha detto il dottor Zhao Jingwen di QIBEBT, autore corrispondente dello studio.
Ecco perché i comportamenti elettrochimici degli elettroliti eutettici idrati erano diversi da quelli degli elettroliti acquosi tradizionali. Gli elettroliti eutettici idrati erano altamente adatti per le batterie Zn-organiche sia per gli aspetti anodici che catodici.
"È noto che gli anioni perclorato sono reattivi e suscettibili di decomposizione in soluzioni acquose, " Cui ha detto. "Tuttavia, a causa della soppressa Zn 2+ -H 2 Oh interazione, l'anione perclorato non ideale comunemente accettato può essere stabilizzato nella rete eutettica."
Grazie alle ricche interazioni intermolecolari negli elettroliti eutettici idrati, è stato anche ottenuto un funzionamento stabile a bassa temperatura anche a -20°C.
Lo studio offre un modo semplice e promettente per domare la struttura dell'elettrolita multivalente verso la creazione di batterie acquose ricaricabili di lunga durata.
