Zespół badawczy pod kierownictwem Profesora Zhao Bangchuana z Przedsiębiorstwa Instytutów Nauk Fizycznych w Hefei (HFIPS) dokonał znaczącego postępu w rozwoju baterii cynkowo-jonowych na wodnym elektrolicie. Dzięki wykorzystaniu słabego pola magnetycznego oraz nowego materiału VS2 udało im się pokonać problemy związane z wzrostem dendrytów cynku oraz ograniczeniami materiałów katodowych.
Baterie cynkowo-jonowe na wodnym elektrolicie są ekonomiczną i bezpieczną alternatywą dla baterii litowo-jonowych ze względu na ich wysoką pojemność teoretyczną. Jednak wydajność elektrochemiczna materiałów katodowych oraz wzrost dendrytów cynku na anodzie były czynnikiem ograniczającym gęstość energii oraz trwałość cykli.
Aby poradzić sobie z tymi wyzwaniami, zespół badawczy skupił się na projektowaniu katod o dużej gęstości energii oraz tłumieniu wzrostu dendrytów cynku. Wykorzystano metodę hydrotermalną w połączeniu z in-situ inżynierią defektów elektrochemicznych, aby stworzyć materiał VS2 o bogatych defektach. Te defekty skutecznie zmniejszyły oddziaływanie elektrostatyczne między jonami cynku a VS2, umożliwiając efektywny transport jonu Zn2+ zarówno na płaszczyznę ab, jak i oś c. To dało doskonałe możliwości dynamiczne.
Podczas gdy trwałość cykli pozostawała problemem ze względu na wzrost dendrytów, zespół odkrył, że wprowadzenie zewnętrznego słabego pola magnetycznego tłumi ten wzrost i znacząco poprawia żywotność baterii. Wysokowydajna bateria Zn-VS2 wykazywała niezwykle długą żywotność cykli, wysoką gęstość energii i moc, gdy działała pod słabym polem magnetycznym.
Ten przełom w technologii baterii cynkowo-jonowych na wodnym elektrolicie ma ogromne perspektywy dla przyszłości magazynowania energii. Oferuje ona ekonomiczną i bezpieczną alternatywę dla baterii litowo-jonowych, zapewniając jednocześnie wydłużoną trwałość cyklu i poprawioną gęstość energii. Dalsze badania i rozwój w tej dziedzinie mogą prowadzić do znaczących postępów w technologii magazynowania energii.