محققان دانشگاه ملی سئول در کره جنوبی با تغییر یک مولکول در الکترولیت موفق شدهاند تا عملکرد و پایداری باتریهای زینک-یون آبی را افزایش دهند.
فرمولاسیون جدید الکترولیت باعث شده تا سلولهای باتری بهطور میانگین به راندمان کولنی ۹۹.۹۶ درصد دست یابند و تا ۶۰۰ چرخه شارژ و دشارژ عملکرد پایدار خود را حفظ کنند. اهمیت باتریهای زینک-یون این است که از مواد فراوان و کمهزینه از جمله زینک و آب استفاده میکنند و همین موضوع باعث میشود نسبت به بسیاری از سیستمهای لیتیوم-یون ایمنتر باشند.
این کشف میتواند آینده ساخت باتری برای صنایع مختلف را متحول کند
به گفته محققان، باتریهای زینک-یون آبی به دلیل ایمنی ذاتی، مقرونبهصرفه بودن و همچنین ویژگیهای الکتروشیمیایی برجسته آند فلزی زینک، مزایای قابل توجهی ارائه میدهند. اما عملکرد آنها اغلب در مرز بین الکترود و الکترولیت مایع دچار مشکل میشود. مولکولهای آب موجود در الکترولیت تمایل به تجزیه دارند و رسوب زینک بهطرزی ناهمتراز شکل میگیرد که منجر به ایجاد دندریتها میشود؛ یعنی همان ساختارهایی که میتوانند اتصال کوتاه ایجاد کنند.
برای رفع این مشکل، تیم تحقیقاتی بر توسعه کمکحلال الکترولیت تمرکز کرد. در این تحقیق گفته شده است: «یک کمکحلال مبتنی بر فسفات به نام دیاتیل(دیفلوئورومتیل)فسفونات (DEDFP) با جایگزین کردن یک گروه اتوکسی در ترکیب تریاتیل فسفات (TEP) با یک گروه دیفلوئورومتیل توسعه مییابد.»
این الکترولیت با حفظ ۷۰.۰۶ درصد از ظرفیت خود پس از ۴۸۶ چرخه و ادامه عملکرد تا بیش از ۷۰۰ چرخه، پایداری خوبی نشان داده که بسیار فراتر از سیستمهای مبتنی بر TEP است که پس از ۳۸۱ چرخه از کار میافتند. همچنین مولکول DEDFP آبگریزتر است، یعنی به طور فعال مولکولهای آب را از سطح الکترود دور میکند. این سد فیزیکی برای مهار تجزیه آب که یکی از عوامل اصلی تشکیل گاز و کاهش بازدهی در سیستمهای آبی است، اهمیت زیادی دارد.
