Investigadores de la Universidad de Stanford y la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah han desarrollado un prototipo de una batería sin ánodos a base de zinc que utiliza materiales de bajo costo y abundancia natural.
En un estudio publicado en la revista Nano Letters, los científicos Yunpei Zhu, Yi Cui y Husam Alshareef dicen que se inspiraron de exploraciones previas de baterías de litio y sodio «sin ánodos» y decidió fabricar una batería en la que un cátodo rico en zinc es la única fuente para el recubrimiento de zinc sobre un colector de corriente de cobre.
Los investigadores creen que su diseño de batería sin ánodo proporciona nuevas direcciones para el uso de baterías acuosas a base de zinc en sistemas de almacenamiento de energía
Su objetivo principal era abordar un gran problema relacionado con las baterías acuosas a base de zinc exploradas anteriormente. El problema era que, a pesar de que brindaban seguridad y alta densidad de energía en comparación con otras baterías , requerían ánodos de zinc gruesos, que contienen grandes cantidades el metal y, por lo tanto, eran más costosos.
En su prototipo, sin embargo, el equipo de investigadores utilizó un cátodo de dióxido de manganeso que preintercalaron con iones de zinc, una solución electrolítica acuosa de trifluorometanosulfonato de zinc y un colector de corriente de lámina de cobre. Durante la carga, el metal de zinc se recubre con una lámina de cobre y, durante la descarga, el metal se desprende, liberando electrones que alimentan la batería.
Para evitar la formación de dendritas, los expertos 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 también aumentó la eficiencia del recubrimiento y decapado de zinc.
En su artículo, Zhu Cui y Alshareef informan que la batería mostró alta eficiencia, densidad de energía y estabilidad, reteniendo 62. 8% de su capacidad de almacenamiento después de 80 ciclos de carga y descarga. Por lo tanto, creen que su diseño de batería sin ánodo proporciona nuevas direcciones para el uso de baterías acuosas a base de zinc en sistemas de almacenamiento de energía.
