Bateriile zinc-iod, capacitate ridicată și durabilitate pe termen lung

Bateriile zinc-iod  (Zn-I₂) în mediu apos au intrat în atenția cercetătorilor datorită standardului de siguranță ridicat, a largii disponibilități a materiilor prime și a compatibilității cu mediu.

Iodul, care este abundent în apa mării (55 μg/L), are un potențial excelent pentru utilizarea în bateriile zinc-iod datorită capacității sale teoretice ridicate (211 mAh/g) și potențialului redox sustenabil (0,54 V).

Totuși, conductivitatea electrică scăzută a iodului limitează conversia redox eficientă în timpul stocării energiei. Mai mult, poliiodurile solubile care se formează pot migra către anodul de zinc, ducând la degradarea capacității și la coroziunea zincului.

Un design revoluționar

Pentru a aborda aceste inconveniente ale bateriilor zinc-iod, cercetătorii au conceput o metodă de precipitare pentru a încapsula ionii de molibdat într-un cadru de imidazolat zeolitic (ZIF-8), urmată de electrofilare și calcinare pentru a crea fibre de carbon poroase de sine-stătătoare cu situri cu un singur atom de Zn și grupuri (clustere) de carbură de molibden (Zn-SA-MoC/NCF).

În mediul de carbon poros, necesar pentru un transfer favorabil de masă, este de așteptat ca integrarea carburilor de molibden cu catalizatori mono-atomici să amplifice capacitatea de adsorbție a speciilor de iod și să moduleze activitatea catalitică. Drept urmare, bateriile zinc-iod demonstrează o capacitate specifică ridicată (230,6 mAh/g) la o densitate a curentului de 0,5 C (1C = 0,211 mA cm^-2) și o capacitate de retenție sporită (90% după 20.000 de cicluri).

Electrocataliză îmbunătățită

Cu înțelegerea fundamentală a electrocatalizei îmbunătățite prin încorporarea Zn-SA în clustere MoC, studiul conceptual privind modularea structurii electronice între gazde și speciile de iod demonstrează principiile de bază ale bateriilor zinc-iod de înaltă performanță și nu numai.

Acest studiu este primul care demonstrează manipularea activității electrocatalitice a clusterelor MoC prin încorporarea siturilorZn-N4 pentru reacția redox cu iod. Strategia de reglare a structurii electronice oferă informații solide pentru construirea de catalizatori avansați de iod și optimizarea performanței bateriilor ce îi conțin.