Forscher entwickeln Turing-Membran zur Verbesserung der Leistung von Batterien auf Zinkbasis

24.08.2021 - China

Batterien auf Zinkbasis sind aufgrund ihrer geringen Kosten und hohen Energiedichte vielversprechende Optionen für Energiespeicher. Allerdings können sie insbesondere bei hohen Flächenkapazitäten und Stromdichten ernsthafte Probleme mit Dendriten aufweisen.

Vor kurzem hat ein Forscherteam unter der Leitung von Prof. LI Xianfeng vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften neuartige Membranen für Batterien auf Zinkbasis entwickelt, die eine gleichmäßige Zinkabscheidung mit hoher Flächenkapazität und Stromdichte ermöglichen.

"Wir haben eine neuartige Membran mit geordneten wellenförmigen Streifen, den so genannten Turing-Mustern, vorgeschlagen, die Zinkdendriten wirksam unterdrücken und die Ionenleitfähigkeit verbessern können", so Prof. LI.

Die Erhebungen und Vertiefungen in der vorgeschlagenen Membran könnten die Zn(OH₎^{42-Verteilung} wirksam regulieren und mehr Platz für die Ablagerung von Zink bieten. Die koordinierten Cu-Ionen während der Membranbildung könnten mit Zn(OH₎^42- interagieren und so die Zinkablagerung weiter glätten.

Die Forscher fanden heraus, dass die Turing-Membran selbst bei einer hohen Stromdichte von 80 mA cm-2 eine alkalische Zink-Eisen-Durchflussbatterie (AZIFB) mit einer ultrahohen Flächenkapazität von 160 mAh cm-2 für etwa 110 Zyklen stabil arbeiten ließ, was einer Energieeffizienz von 90,10 % entspricht. Dies ist bei weitem der höchste Wert, der jemals bei zinkbasierten Batterien mit einer so hohen Stromdichte erreicht wurde.

Diese Arbeit liefert eine neue Idee für die Entwicklung hochstabiler Batterien auf Zinkbasis.

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Originalveröffentlichung

Jine Wu, Chenguang Yuan et al.; "Dendrite-Free Zinc-Based Battery with High Areal Capacity via the Region-Induced Deposition Effect of Turing Membrane"; J. Am. Chem. Soc.; 2021

https://www.chemie.de/news/1172439/forscher-entwickeln-turing-membran-zur-verbesserung-der-leistung-von-batterien-auf-zinkbasis.html

Originalveröffentlichung

Jine Wu, Chenguang Yuan et al.; "Dendrite-Free Zinc-Based Battery with High Areal Capacity via the Region-Induced Deposition Effect of Turing Membrane"; J. Am. Chem. Soc.; 2021

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