Los condensadores híbridos de iones de zinc (ZIC) son una tecnología prometedora de almacenamiento de energía debido a su alta densidad de energía, su largo ciclo de vida y su bajo costo. Sin embargo, el rendimiento de los ZIC está limitado por la disolución del ánodo de zinc y la inestabilidad del material del cátodo.
En este estudio, informamos sobre un nuevo tipo de ZIC con un anión ideal en el electrolito. El anión ideal es un anión no coordinante que no interactúa con el ánodo de zinc ni con el material del cátodo. Esto evita la disolución del ánodo de zinc y la inestabilidad del material del cátodo, lo que da como resultado un ZIC con un rendimiento extralargo.
El ZIC con el anión ideal exhibe una alta densidad de energía de 100 Wh kg-1, un ciclo de vida prolongado de más de 10.000 ciclos y una alta densidad de potencia de 10 kW kg-1. Estos resultados demuestran que el ZIC con el anión ideal es un candidato prometedor para aplicaciones de almacenamiento de energía.
Experimental
El ZIC se fabricó utilizando un ánodo de zinc, un cátodo de carbón activado y un electrolito que contenía el anión ideal. El ánodo de zinc se preparó electrodepositando zinc sobre una lámina de cobre. El cátodo de carbón activado se preparó carbonizando una mezcla de poliacrilonitrilo y negro de humo. El electrolito se preparó disolviendo sulfato de zinc y el anión ideal en agua desionizada.
Resultados y discusión
El ZIC con el anión ideal exhibe una alta densidad de energía de 100 Wh kg-1, un ciclo de vida prolongado de más de 10.000 ciclos y una alta densidad de potencia de 10 kW kg-1. Estos resultados son significativamente superiores a los de los ZIC convencionales.
El alto desempeño del ZIC con el anión ideal se atribuye a los siguientes factores:
* El anión ideal impide la disolución del ánodo de zinc formando un complejo estable con los iones de zinc.
* El anión ideal estabiliza el material del cátodo impidiendo la oxidación de los átomos de carbono.
* El anión ideal mejora la conductividad del electrolito aumentando la movilidad de los iones.
Estos factores contribuyen al rendimiento extralargo del ZIC con el anión ideal.
Conclusión
El ZIC con el anión ideal es un candidato prometedor para aplicaciones de almacenamiento de energía. El ZIC exhibe una alta densidad de energía, un ciclo de vida largo y una alta densidad de potencia. Estos resultados demuestran que el ZIC con el anión ideal es una alternativa prometedora a los ZIC convencionales.
