Цинковый анод с композитным покрытием из полипиррола и восстановленного оксида графена, подавляющим образование дендритов, для повышения характеристик цинк-ионных аккумуляторов

Металлические цинковые (Zn) аноды вызывают значительный интерес для водных перезаряжаемых цинк-ионных аккумуляторов (ZIB) благодаря присущим им безопасности, низкой стоимости и высокой объемной емкости. Однако образование дендритов, связанное с коррозией поверхности, остается серьезным препятствием для достижения высокой производительности и длительного срока службы ZIB. В настоящей работе предложен простой метод осаждения методом циклической вольтамперометрии композитов полипиррола и восстановленного оксида графена (PPy/rGO) на трехмерную поверхность Zn для получения цинкового анода ZIB. Осажденный слой PPy/rGO равномерно покрывает поверхность Zn и эффективно подавляет образование дендритов. Кроме того, симметричный элемент на основе Zn с покрытием PPy/rGO демонстрирует значительно улучшенные характеристики электрохимического циклирования и низкий гистерезис напряжения при осаждении/растворении цинка по сравнению с элементом из исходного Zn. Осажденный на Zn слой PPy/rGO также эффективно повышает реакционную способность электрохимически активной поверхности и изменяет электронную структуру Zn, способствуя извлечению/интеркаляции ионов Zn2+ и улучшая характеристики ZIB. Пуговичный элемент Zn–PPy/rGO//MnO2 обеспечивает начальную разрядную емкость 325 мА·ч/г при плотности тока 0,5 А/г и сохраняет 50% емкости после 300 циклов, демонстрируя хорошую циклическую стабильность. Таким образом, бездендритный аккумулятор Zn–PPy/rGO//MnO2 эффективно повышает ресурс и рабочие характеристики ZIB и демонстрирует перспективность специально разработанных композитных покрытий для подавления образования дендритов.