Las fuentes de energía renovable, como la energía eólica y solar, podrían ayudar a disminuir la dependencia mundial de los combustibles fósiles. Pero primero, las empresas de energía necesitan una forma segura y rentable de almacenar la energía para su uso posterior. Las baterías masivas de iones de litio puedenhacen el trabajo, pero sufren problemas de seguridad y una disponibilidad limitada de litio. Ahora, los investigadores informan en ACS ' Nano letras he hecho un prototipo de una batería a base de zinc sin ánodo que utiliza materiales naturalmente abundantes y de bajo costo.
Las baterías acuosas de zinc se han explorado anteriormente para el almacenamiento de energía a escala de la red debido a su seguridad y alta densidad energética. Además, los materiales utilizados para fabricarlas son abundantes de forma natural. Sin embargo, las baterías de zinc recargables desarrolladas hasta ahora han requeridoánodos gruesos de zinc metálico, que contienen un gran exceso de zinc que aumenta el costo. Además, los ánodos son propensos a formar dendritas proyecciones cristalinas de zinc metálico que se depositan en el ánodo durante la carga que pueden provocar un cortocircuito en la batería. YunpeiZhu, Yi Cui y Husam Alshareef se preguntaron si realmente se necesitaba un ánodo de zinc. Inspirándose en exploraciones anteriores de baterías de litio y sodio metálico "sin ánodo", los investigadores decidieron fabricar una batería en la que un cátodo rico en zinc es elúnica fuente de galvanizado en un colector de corriente de cobre.
En su batería, los investigadores utilizaron un cátodo de dióxido de manganeso que intercalaron previamente con iones de zinc, una solución acuosa de electrolito de trifluorometanosulfonato de zinc y un colector de corriente de lámina de cobre. Durante la carga, el zinc metálico se recubre sobre la lámina de cobre y durante la descargael metal se quita, liberando electrones que alimentan la batería. Para evitar la formación de dendritas, los investigadores recubrieron el colector de corriente de cobre con una capa de nanodiscos de carbono. Esta capa promovió un recubrimiento de zinc uniforme, evitando así las dendritas y aumentó la eficiencia del zinc.enchapado y pelado. La batería mostró alta eficiencia, densidad de energía y estabilidad, reteniendo el 62,8% de su capacidad de almacenamiento después de 80 ciclos de carga y descarga. El diseño de la batería sin ánodo abre nuevas direcciones para el uso de baterías acuosas de zinc en sistemas de almacenamiento de energía,dicen los investigadores.
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Materiales proporcionado por Sociedad Química Estadounidense . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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