研究者は亜鉛水溶液を開発

亜鉛アノードをベースとした水性充電式バッテリーは、その本質的安全性、非毒性、費用対効果、優れた出力により、従来のリチウムイオンバッテリーに代わる最も有望なシステムの 1 つです。

浦項科学技術大学（POSTECH）の研究チームは、水を電解質として使用する安定した水溶性亜鉛イオン電池を開発した。 彼らは、保護ポリマー層を採用して電極の腐食を防ぎ、亜鉛アノードの安定性を高め、水性亜鉛イオン電池の電気化学的安定性を向上させました。

軽量で大容量のリチウムイオン電池は、今日の世界で携帯電話、ラップトップ、その他の必需品に広く使用されています。 しかし、従来のリチウムイオン電池で使用される電解質は本質的に可燃性であり、致命的な火災や爆発を引き起こす可能性があります。 このような事故が発生した場合、ユーザーに直接損害が発生する可能性があります。

この問題に対処するために、不燃性の水性電解質電池が有望な代替品として開発されています。 しかし、亜鉛樹枝状結晶と表面副反応に起因する、水性電解質中での亜鉛アノードの可逆性の劣りにより、亜鉛イオン電池の実用化が制限されています。

POSTECH 研究チームは、亜鉛イオン電池の可逆性を高めるために、ブロック共重合体を使用して多機能保護層でコーティングされた亜鉛負極を開発しました。 新しいポリマー層は弾性と伸縮性があり、バッテリーの充電および放電中の体積膨張に耐えます。

ポリマー保護層は、均一化されたイオン分布を誘導し、樹枝状結晶の成長を抑制し、亜鉛アノードの長期寿命に貢献することがわかっています。 薄膜層は、電極表面の電解質における不要な化学/電気化学反応を抑制することにより、電極の安定性も向上させます。

実験室実験では、コーティングされた亜鉛アノードは、酸化マンガンカソードと組み合わせて、長期間の対称的なセル寿命で優れた安定性を示し、2,500 サイクル後も 80% の容量維持率を維持しました。 さらに、飛行時間型二次イオン質量分析法（TOF-SIMS）分析を用いて、コーティング層内の亜鉛イオンの動きを明らかにした。

この研究は、高性能亜鉛イオン電池の開発を合理化するための容易な製造プロセスとアクセス可能な分析方法を提供します。

参考雑誌: