Green Synthesis of Amphiphilic Graphene Oxide for Stable Zn Anode in Aqueous Zinc-ion Batteries

Hlavním cílem této studie je použit amfifilní oxid grafenu jako povlakové vrstvy na Zn anodě pro zlepšení elektrochemického výkonu a životnosti ve vodných Zn-iontových bateriích v extrémních pracovních podmínkách. Vodné Zn-iontové baterie přitahují značnou pozornost jako slibné dobíjecí sekundární baterie. Důvodem je vysoká objemová kapacita zinku, jeho hojná dostupnost, tepelná bezpečnost, kterou zajišťují vodné elektrolyty, a nižší emise CO2 (při zohlednění energetických a materiálových zdrojů potřebných k těžbě surovin, výrobě komponent a montáži článků) ve srovnání s lithiovými bateriemi. Chemická nestabilita Zn anody v mírně kyselých elektrolytech však vede k problémům, jako je růst dendritů, koroze a reakce vývinu vodíku. Pro řešení těchto problémů navrhují výzkumníci použít elektrochemicky vyrobený amfifilní oxid grafenu jako vrstvu povlaku na Zn elektrodě. Amfifilní povaha oxidu grafenu umožňuje dobré smáčení vodným elektrolytem (hydrofilní skupiny) a ochranu proti korozi a chemické nestabilitě (hydrofobní skupiny). Změnou koncentrace elektrolytu a napětí během elektrochemické výroby oxidu grafenu (GO) lze částečně řídit hydrofobnost/hydrofilnost GO. Kromě toho lze amfifilní charakter GO dále upravit zavedením různých funkčních skupin po elektrochemické výrobě.