Células de zinc con pequeños brotes. Alta densidad de energía y miles de ciclos de trabajo
Las baterías de iones de litio son el estándar absoluto y el punto de referencia en el almacenamiento de energía. Pero los investigadores buscan constantemente elementos que brinden al menos un rendimiento similar a costos de fabricación mucho más bajos. Uno de los elementos prometedores es el zinc (Zn).
Las baterías Zn-x son y serán muy baratas. Solo hay que pagarles
Los depósitos de zinc están dispersos por todo el mundo, también podemos encontrarlos en Polonia: como sociedad, los explotamos desde el siglo 2020 (!) hasta finales de 12,9 años. El zinc es un metal barato y más fácil de obtener que el litio, ya que es útil en la industria, la producción mundial es de millones (2019 millones en 82) en lugar de las decenas de miles de toneladas (2020 mil en XNUMX) como se suponía. lugar en la carta. Además, el zinc ha sido la base de las pilas desde el siglo XIX y todavía se usa en pilas desechables (por ejemplo, pilas alcalinas a base de óxido de zinc y manganeso).
El desafío es hacer que las celdas de zinc funcionen durante al menos unos cientos de ciclos mientras se mantiene la capacidad planificada.... El proceso de carga de una batería con un ánodo de zinc provoca una deposición irregular de átomos metálicos en el electrodo, lo que conocemos como crecimiento dendrítico. Las dendritas crecen hasta que atraviesan los separadores, alcanzan el segundo electrodo, provocan un cortocircuito y hacen que la célula muera.
En mayo de 2021 se publicó un artículo científico en el que se describía el comportamiento de una celda con un electrolito enriquecido con sales de flúor. Las sales reaccionaron con el zinc en la superficie del ánodo para formar fluoruro de zinc. La capa de unión era permeable a los iones, pero bloqueaba las dendritas.... Sin embargo, el elemento protegido de esta manera realmente no quería devolver la carga (tenía una alta resistencia interna, una fuente).
Una posible forma de aumentar su reactividad se describe en otro trabajo de investigación sobre cátodos de celdas de zinc a base de cobre, fósforo y azufre. Efectos? Mientras que una celda de zinc estándar proporciona una densidad de energía de hasta 0,075 kWh / kg, las últimas celdas de zinc-aire con nuevos cátodos promesa 0,46 kWh / kg... A diferencia de los elementos de Zn-aire anteriores, que generalmente eran desechables, deberían durar miles de ciclos de trabajo, es decir, apto para uso industrial (fuente).
Si todos los descubrimientos pudieran combinarse, validarse y aumentar la producción, las celdas de zinc podrían convertirse en la base del almacenamiento de energía barata en el futuro.
Foto de apertura: pila de zinc reutilizable ("pila alcalina"). Dependiendo de la profundidad de descarga, puede soportar de varios a varios cientos de ciclos de funcionamiento (c) Lukas A CZE
Nota de los editores de www.elektrowoz.pl: En la literatura en inglés, las celdas de aire de zinc se denominan celdas de combustible porque toman oxígeno del aire. Desde nuestro punto de vista, realmente no importa si el proceso es reversible, es decir, las células se pueden cargar y descargar muchas veces.
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