Investigadores de la Universidad de Stanford y la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah han desarrollado un prototipo de batería libre de ánodo a base de zinc que utiliza materiales naturalmente abundantes y de bajo costo.
En un estudio publicado en la revista Nano Letters, los científicos Yunpei Zhu, Yi Cui y Husam Alshareef dicen que se inspiraron en exploraciones previas de baterías de litio y sodio-metal “libres de ánodo” y decidieron fabricar una batería en la que un zinc- el cátodo rico es la única fuente para el galvanizado en un colector de corriente de cobre.
Su principal objetivo era abordar un gran problema relacionado con las baterías acuosas de zinc previamente exploradas. El problema era que, aunque brindaban seguridad y alta densidad de energía en comparación con otras baterías, requerían ánodos de zinc gruesos, que contienen grandes cantidades de 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 pre-intercalaron 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 descarga, el metal se quita, 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 el 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.
