Laut einer aktuellen Studie wurde im Bereich der wässrigen Zinkionenbatterien eine neue Strategie vorgeschlagen, um die Kapazität der Kathoden zu erhöhen und sie effizienter zu machen veröffentlicht in ACS Nano.
„Wir haben mithilfe einer elektrochemischen Methode niederwertiges Vanadium in hochwertiges Vanadium in Oxiden umgewandelt“, sagte Prof. HU Linhua vom Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der das Team leitete.
Wässrige Zink-Ionen-Batterien (AZIBs) sind eine vielversprechende Technologie für die stationäre Energiespeicherung im großen Maßstab. Um diese Technologie für den kommerziellen Einsatz rentabler zu machen, haben Forscher innovative Kathodenmaterialien zur Verbesserung der Leistung entwickelt. Vanadiumoxide (VOx) gelten allgemein als günstige Option für AZIBs. Ihre geringe elektronische Leitfähigkeit und die langsame Zn2+-Diffusionskinetik stellten den Nachweis der Dominanz von VOx jedoch vor Herausforderungen.
In dieser Studie konstruierten die Forscher einen in situ elektrochemisch induzierten Phasenübergang, um leistungsstarke wässrige Zinkionen-Kathodenmaterialien zu erhalten.
Sie verwendeten ein spezielles Verfahren, um die Struktur eines Materials namens V6O13 in V5O12·6H2O zu ändern, als es zum ersten Mal geladen wurde. Durch diese Änderung leitete das Material Elektrizität besser und ermöglichte eine leichtere Bewegung der Zinkionen, wodurch seine Fähigkeit zur Energiespeicherung erhöht wurde.
Das modifizierte Material verfügte außerdem über Zwischenräume, die die Bewegung der Partikel erleichterten, und blieb über viele Ladezyklen hinweg stabil. Dadurch konnte das neue Material sehr schnell aufgeladen werden, verfügte über eine hohe Energiespeicherkapazität, funktionierte auch bei hohen Laderaten gut und hielt lange durch, ohne seine Fähigkeit zur Energiespeicherung zu verlieren.
Laut dem Team bietet diese neue Methode eine neue Richtung für die Lösung der Herausforderungen bei der Entwicklung von Hochleistungskathoden für AZIBs.
Mehr Informationen:
Li’e Mo et al., Elektrochemisch induzierte Phasenumwandlung in Vanadiumoxid steigert die Zn-Ionen-Interkalation, ACS Nano (2023). DOI: 10.1021/acsnano.3c11217