Batería de iones de zinc ahora a base de agua

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Batería de iones de zinc
A inovação pode finalmente levar as baterias de zinco ao mercado. [Imagem: Postech]

Batería de iones de zinc

Batería de iones de zinc – investigadores coreanos han desarrollado una Batería de iones de zinc con un electrolito a base de agua: el electrolito es el medio que permite que los iones viajen de un lado a otro durante el uso y la recarga.

Una de las mayores deficiencias de las baterías de iones de litio está en su electrolito orgánico, que es altamente inflamable, lo que lleva a fallas drásticas, incendios e incluso explosiones.

Para usar agua como electrolito, Sangyeop Lee y sus colegas de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang agregaron una capa protectora de polímero para evitar la corrosión de los electrodos.

Como beneficio adicional, el electrolito acuoso ha aumentado la estabilidad del ánodo de zinc (electrodo positivo), mejorando la estabilidad electroquímica de la batería, lo que significa que durarán más.

Bateria de íons de zinco agora com eletrólito à base de água
Esquema de funcionamiento de una batería de iones de zinc con solución acuosa. [Imagen: Sangyeop Lee et al. – 3 (10): 101070]

Capa multifuncional

Las baterías de iones de zinc se han investigado durante mucho tiempo, incluidas las de electrolito acuoso, pero el crecimiento de las dendritas de zinc y las reacciones no deseadas en la superficie de los electrodos ralentizan en gran medida el flujo de iones de un electrodo al otro, lo que reduce la densidad de energía. duración de la batería: las dendritas son depósitos de Zn en forma de aguja que se forman en el ánodo durante el ciclo de uso/recarga.

Lee y sus colegas resolvieron esto recubriendo el ánodo de zinc con una capa protectora de copolímeros en bloque, macromoléculas compuestas por dos o más cadenas de polímeros diferentes unidas por enlaces covalentes. Esta nueva capa es elástica y extensible, y admite la expansión del volumen durante la carga y descarga de la batería.

Además, la capa protectora de polímero homogeneiza la dispersión de iones y suprime el crecimiento de dendritas, lo que contribuye a una larga vida útil del ánodo. El recubrimiento también mejora la estabilidad del electrodo al suprimir reacciones químicas/electroquímicas innecesarias en el electrolito en la superficie del electrodo.

Las baterías a base de zinc ofrecen algunas ventajas clave sobre las baterías de iones de litio, incluido el bajo costo y el hecho de que no se incendian ni explotan. Kilo por kilo, las baterías de zinco-ar pueden almacenar potencialmente cinco veces más energía que baterías de iones de litio, mientras que zinco-nickel producen voltajes relativamente altos, lo cual es útil porque se necesitan pocas celdas para alimentar un dispositivo.