Nanofeuilles à structure organique métallique : une solution prometteuse pour soi

Une équipe de recherche de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a introduit une nouvelle stratégie utilisant des nanofeuilles de structure organique métallique (MOF) comme porteurs d'ions pour obtenir des anodes de zinc auto-optimisées. Cette percée a le potentiel de surmonter les défis rencontrés par les batteries aqueuses rechargeables au zinc-ion, en particulier la mauvaise réversibilité de l'anode de zinc causée par la formation de dendrites et les réactions secondaires.

L'équipe dirigée par le professeur Yang Weishen et le Dr Zhu Kaiyue a découvert que les nanofeuilles MOF possèdent des propriétés uniques qui les rendent adaptées à cette application. Leur structure de canal unidimensionnelle permet la migration des ions Zn2+ sous un champ électrique, tandis que leur adsorption préférentielle de Zn2+ leur permet de servir de porteurs d’ions Zn2+ efficaces. De plus, la faible coordination entre les ligands et les ions zinc dans les nanofeuilles MOF contribue à leur chimie réductrice, ce qui permet d'optimiser l'électrode de zinc lors du cyclage.

Au cours du processus de cyclage, les nanofeuilles MOF reconstruisent progressivement l'anode de zinc, ce qui donne lieu à une morphologie semblable à des lamelles alignées horizontalement et à une texture améliorée. Ceci est attribué à l’alignement horizontal des ions Zn2+ par les contraintes des nanofeuilles MOF. De plus, la présence de ligands MOF facilite l’élimination des sous-produits indésirables, qui sont convertis en nanofeuilles MOF utiles. En conséquence, l'anode en zinc présente des performances de cyclage améliorées dans des conditions de débit faible et élevé.

Cette recherche démontre le potentiel prometteur de la stratégie des « porteurs d’ions » utilisant des nanofeuilles MOF pour obtenir un cyclage hautement réversible dans les cellules métalliques rechargeables. La polyvalence de cette approche permet sa large applicabilité à divers ligands, substrats et électrolytes. Cela ouvre des possibilités pour le développement de systèmes de batteries plus efficaces et plus durables pour le stockage sur le réseau électrique et d’autres applications.

Sources : – Sciences de l'énergie et de l'environnement (DOI : 10.1039/D3EE01747H) – Académie chinoise des sciences