Menyesuaikan Struktur Pelarutan Ion Zn untuk Meningkatkan Daya Tahan dan Efisiensi pada Baterai Aliran Seng-Bromin

Abstrak
Baterai aliran seng-bromin berair (ZBFB) merupakan salah satu teknologi yang paling menarik untuk penyimpanan energi stasioner skala besar karena skalabilitas, efektivitas biaya, keamanan, dan keberlanjutannya. Namun, daya tahan jangka panjangnya ditantang oleh berbagai masalah seperti reaksi evolusi hidrogen (HER) dan pelapisan elektro seng dendritik. Di sini, kami mengatasi tantangan ini dengan membentuk kembali struktur solvasi ion Zn2+ dalam elektrolit berair seng bromida (ZnBr2) menggunakan akseptor ikatan hidrogen yang kuat sebagai aditif pelarut bersama. Temuan kami menyoroti peran penting interaksi dalam cangkang solvasi Zn2+ pertama dan kedua dalam menentukan kinerja elektrokimia. Dengan secara selektif menggabungkan persentase volume rendah aditif organik ke dalam cangkang koordinasi kedua, kami mencapai penangkapan proton yang efektif, stabilisasi pH elektrolit selama pelapisan elektro Zn0, dan mitigasi resistensi transpor ion. Pendekatan ini mencegah pembentukan lapisan antarmuka pasif pada permukaan elektroda, yang biasanya terjadi dengan konsentrasi aditif yang lebih tinggi, yang menyebabkan peningkatan resistansi antarmuka, viskositas, dan polarisasi sel. Pekerjaan ini membuka jalan baru dalam memodulasi reaktivitas dan stabilitas Zn2+ melalui desain struktur solvasi yang tepat, yang memungkinkan siklus Zn0/2+ yang efisien dan reversibel dalam elektrolit berair tanpa evolusi H2. Temuan ini membuka jalan bagi pengembangan ZBFB berkinerja tinggi yang layak secara komersial untuk aplikasi penyimpanan energi.