Pesquisadores desenvolvem zinco aquoso

As baterias aquosas recarregáveis ​​baseadas em ânodos de zinco estão entre os sistemas mais promissores para substituir as baterias convencionais de íon-lítio, graças à sua segurança intrínseca, não toxicidade, custo-benefício e excelente potência.

Uma equipe de pesquisa da Pohang University of Science and Technology (POSTECH) desenvolveu uma bateria aquosa estável de íons de zinco que usa água como eletrólito. Eles empregaram uma camada protetora de polímero para evitar a corrosão do eletrodo e aumentar a estabilidade do ânodo de zinco, melhorando a estabilidade eletroquímica da bateria aquosa de íons de zinco.

Baterias de íon de lítio leves e de alta capacidade são amplamente utilizadas em telefones celulares, laptops e outras necessidades no mundo de hoje. No entanto, os eletrólitos usados ​​em baterias convencionais de íon-lítio são intrinsecamente inflamáveis, levando a incêndios ou explosões fatais. Tal acidente pode causar danos diretos aos usuários.

Para resolver esse problema, baterias de eletrólito aquoso não inflamáveis ​​estão sendo desenvolvidas como substitutos promissores. No entanto, a reversibilidade inferior do ânodo de zinco em eletrólitos aquosos, resultante de dendritos de zinco e reações laterais de superfície, limita a realização prática de baterias de íons de zinco.

A equipe de pesquisa da POSTECH desenvolveu um ânodo de zinco revestido com uma camada protetora multifuncional usando um copolímero em bloco para aumentar a reversibilidade das baterias de íons de zinco. A nova camada de polímero é elástica e extensível, suportando a expansão do volume durante o carregamento e descarregamento da bateria.

Verificou-se que a camada protetora de polímero induz a distribuição de íons homogeneizados e suprime o crescimento dendrítico, contribuindo para uma vida útil de ânodo de zinco de longo prazo. A camada de película fina também melhora a estabilidade do eletrodo suprimindo reações químicas/eletroquímicas desnecessárias no eletrólito na superfície do eletrodo.

Em experimentos de laboratório, o ânodo de zinco revestido mostra excelente estabilidade com uma vida útil de célula simétrica de longo prazo e mantém a retenção de capacidade de 80% após 2.500 ciclos, emparelhado com um cátodo de óxido de manganês. Além disso, os pesquisadores revelaram o movimento dos íons de zinco na camada de revestimento usando análise de espectrometria de massa de íons secundários com tempo de voo (TOF-SIMS).

Este estudo fornece um processo de fabricação fácil e métodos de análise acessíveis para racionalizar o desenvolvimento de baterias de íons de zinco de alto desempenho.

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