(a) Distribución de potencial electrostático (ESP) calculado de Zn (AC) 2 y urea, y representación esquemática del sistema Zn2+-urea-AC-. (b) Ilustración esquemática sobre la deposición uniforme de Zn utilizando el USPH-5. Crédito: Angewandte Chemie International Edition (2025). Doi: 10.1002/anie.202508556
Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Hu Linhua de los Institutos de Ciencias Físicas de HEFEI (HFIPS) de la Academia de Ciencias de China ha desarrollado un electrolito de hidrogel altamente duradero para las baterías acuosas de iones de zinc (AZIBS) mediante el uso de urea como un solubilizante zincófilo y acetato de zinc (Zn (AC) (AC)) salado, un material económico y amigable para el medio ambiente.
Sus hallazgos fueron recientemente publicado en la edición internacional de la química aplicada.
Los hidrogeles recién diseñados pueden mantener el 557% de alargamiento de tracción y resistencia a la compresión de 3.7 MPa. Interfase de electrolitos sólidos (SEI) in situ formado durante la operación AZIB permite eliminar/recubrimiento de Zn estable de manera dendrite y libre de pasivación.
“Este enfoque supera los límites habituales de la sal Zn (AC) 2 de bajo costo, lo que lo hace mucho mejor para resistir el desgaste”, dijo Li Zhaoqian, miembro del equipo. “Permite que el material soporte procesos repetidos de enchapado y eliminación de zinc, así como otro estrés físico, mejorando su durabilidad general”.
Las baterías acuosas de iones de zinc han enfrentado desafíos durante mucho tiempo, incluidas la fuga de electrolitos y la corrosión del electrodo. Si bien los electrolitos cuasi-sólido-estado proporcionan una mejor estabilidad y flexibilidad, a menudo se quedan cortos en rentabilidad, amistad ambiental y resistencia a la fatiga. El acetato de zinc es atractivo debido a su naturaleza de bajo costo y ecológica, pero sufre de mala solubilidad, restringiendo la capacidad y el rendimiento de la batería.
La comparación de propiedades de diferentes electrolitos. Crédito: Angewandte Chemie International Edition (2025). Doi: 10.1002/anie.202508556
Para abordar esto, los investigadores emplearon una estrategia novedosa aprovechando el efecto “salando”, que aumenta la solubilidad de acetato de zinc al eliminar las capas de hidratación alrededor de las cadenas de polímeros, fortaleciendo así su red. Esta mejora aumenta la resistencia a la fatiga, lo que permite que el electrolito resistirá mejor el ciclo electroquímico repetido y la deformación mecánica externa.
Durante el funcionamiento de la batería, una capa protectora se forma naturalmente en el electrodo, mejorando la estabilidad general de la interfaz de la batería. La batería de zinc -iones muestra una excelente eficiencia, y la celda de bolsa flexible funciona bien en términos de capacidad y estabilidad, incluso después de muchos ciclos. La flexibilidad de la celda de la bolsa es particularmente notable, ya que puede mantener un voltaje constante incluso cuando se dobla o doblada, lo que lo hace adecuado para su uso en dispositivos portátiles y portátiles.
“Cuando la batería flexible de la bolsa está sujeta a diversos grados de flexión, aún conservó un voltaje estable incluso a 180 °. Este hallazgo resalta su potencial de aplicación en dispositivos electrónicos portátiles y portátiles”, dijo el Dr. Li Zhaoqian.
Los investigadores también evaluaron el rendimiento de la batería en términos de capacidad de velocidad y autolargo. La batería ZN // NH4V4O10 completa con el electrolito USPH-5 mostró una excelente capacidad, incluso después del ciclismo repetido. Después de un largo período de descanso, aún entregó una fuerte capacidad de descarga, mientras que las baterías sin el electrolito USPH-5 mostraron una pérdida significativa en la capacidad. Esto demuestra que el nuevo material electrolítico mejora en gran medida el rendimiento general y la retención de la batería con el tiempo.
Este estudio no solo destaca la solubilización zincófílica para romper el límite de solubilidad en sal en los azibs cuasi-solídicos, sino que también proporciona una estrategia de regulación extensible para que otros anodos metálicos cumplan con las baterías de bajo costo, ecológicas y de alto rendimiento.
Más información: Yifan Wang et al, impulsando el rendimiento de las baterías de iones de zinc cuasi -sólido a través de la solubilización zincófílica, Angewandte Chemie International Edition (2025). Dos: 10.1002/anie.202508556
Proporcionado por la Academia de Ciencias de China
Cita: las baterías flexibles de iones de zinc mantienen un voltaje estable después de la flexión con el nuevo electrolito de hidrogel (2025, 30 de junio) Recuperado el 30 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06 Flexible-zinción-Batteries-stable-voltage.html
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