Una batería recargable de zinc-aire basada en la química del peróxido de zinc

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las baterías alcalinas recargables ofrecen una alta densidad de energía y seguridad.
• Sin embargo, se enfrentan a desafíos con una química lenta de 4 electrones / oxígeno e irreversibilidad electroquímica debido a electrolitos cáusticos y CO2.
• Las reacciones parasitarias en electrolitos alcalinos limitan la eficiencia y la vida útil de estas baterías.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una reacción redox altamente reversible para las baterías de zinc-aire.
• Para superar las limitaciones de la química de las baterías alcalinas al aire.
• Para permitir el funcionamiento estable de las baterías de zinc-aire en el aire ambiente.

Principales métodos:

• Investigó una nueva química de zinc-oxígeno/peróxido de zinc (ZnO2).
• Se utilizan electrolitos acuosos no alcalinos.
• Diseñó una capa interna de Helmholtz pobre en agua y rica en Zn2+ en el cátodo de aire utilizando aniones trifluorometanesulfonatos hidrofóbicos.

Principales resultados:

• Se logró un proceso de 2 electrones/oxígeno, lo que permite reacciones redox altamente reversibles.
• Funcionamiento estable demostrado en el aire ambiente.
• Se observó una reversibilidad sustancialmente mejorada en comparación con las baterías alcalinas de zinc-aire.

Conclusiones:

• La nueva química de ZnO2 proporciona una vía para baterías recargables de zinc-aire avanzadas.
• Los aniones hidrofóbicos juegan un papel crucial en la estabilización de la interfaz del cátodo para mejorar el rendimiento.
• Este enfoque no alcalino ofrece una alternativa prometedora para el almacenamiento de energía de zinc-aire eficiente y duradero.