Baterai Zinc-I2 Next-Gen: Kapasitas Tinggi memenuhi daya tahan jangka panjang
Para peneliti mengembangkan desain baterai Zn-I₂ baru menggunakan Zn-SA-MOC/NCFS untuk mengatasi keterbatasan yodium, mencapai kapasitas tinggi (230,6 mAh G⁻¹) dan daya tahan (retensi 90% setelah 20.000 siklus).
Baterai ion seng berair (ZIB) telah mendapatkan perhatian yang signifikan untuk keamanannya yang tinggi, ketersediaan luas bahan baku, dan kompatibilitas lingkungan.
Yodium, yang berlimpah di air laut (55 μg l−1), memiliki potensi besar untuk digunakan dalam baterai zinc-iodine karena kapasitas teoritisnya yang tinggi (211 mAh g−1) dan potensi redoks yang sesuai (0,54 V).
Namun, konduktivitas listrik rendah yodium membatasi konversi redoks yang efisien selama penyimpanan energi. Selain itu, pembentukan poliodida terlarut dapat bermigrasi ke anoda seng, menyebabkan degradasi kapasitas dan korosi seng.
Mengatasi Tantangan Utama: Desain Bahan Inovatif
Untuk mengatasi masalah yang ada di Zn-i2 Baterai, tim peneliti menyajikan metode presipitasi untuk merangkum ion molibdat ke dalam kerangka imidazolat zeolitik-8 (ZIF-8), diikuti dengan elektrospinning dan kalsinasi untuk membuat serat karbon berpori yang berdiri bebas dengan Zn Single atom Situs dan Cluster Molibdenum Carbide (Zn-SA-MOC/NCFS).
Dengan kerangka kerja karbon berpori hirarkis untuk transfer massa yang menguntungkan, integrasi karbida molibdenum dengan katalis atom tunggal diharapkan untuk memperkuat kemampuan adsorpsi menjadi yodium jenis dan memodulasi aktivitas katalitik dengan redistribusi muatan yang optimal. Dengan demikian, Zn-i yang dirakit2 Baterai menunjukkan kapasitas spesifik yang besar 230,6 mAh g−1 pada kepadatan arus 0,5 C (1 C = 0,211 ma cm−2) dan retensi kapasitas yang baik sebesar 90% setelah 20.000 siklus.
Peningkatan elektrokatalisis dan implikasi yang lebih luas
Dengan pemahaman mendasar tentang peningkatan elektrokatalisis dengan menggabungkan Zn-SA dengan cluster MOC, studi konsep tentang modulasi struktur elektronik antara host dan spesies yodium menunjukkan prinsip-prinsip dasar untuk Zn-I berkinerja tinggi berkinerja tinggi2 baterai dan seterusnya.
Studi ini adalah yang pertama untuk menunjukkan manipulasi aktivitas elektrokatalitik kluster MOC melalui penggabungan Zn-N4 Situs untuk reaksi redoks yodium. Strategi regulasi struktur elektronik memberikan panduan yang kuat untuk membangun katalis yodium canggih dan mengoptimalkan kinerja baterai mereka.
Referensi: “Menjelajahi Elektrokatalisis Antarmasi untuk Konversi Redoks Yodium dalam Baterai Seng-Iodine” oleh Song Chen, Jizhen MA, Qianwu Chen, Wenshuo Shang, Jinshuai Liu dan Jintao Zhang, 28 November 2024, Buletin Sains.
Doi: 10.1016/j.scib.2024.11.042
