I progressi delle batterie agli ioni zinco
(Rinnovabili.it) – Tra i candidati alla competizione per l’energy storage di domani, le batterie agli ioni zinco si sono ritagliate negli ultimi anni una piccola nicchia di ricerca. Merito del materiale principale, lo zinco per l’appunto, metallo di transizione molto più abbondante del litio. E con una capacità volumetrica teorica più elevata a livello dell’elettrodo negativo. Il problema? La versione “acquosa” di queste batterie è fortemente limitate dalla reazione elettrochimica irreversibile dell’anodo di zinco. Per la precisione l’elettrodo è esposto alla crescita dei dendriti e a reazioni collaterali parassite.
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Per tale tecnologia è fondamentale dunque capire come regolare le prestazioni elettrochimiche attraverso l’ottimizzazione della progettazione dell’elettrolita. Un’impresa in cui si sono cimentati gli scienziati dell’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC). Nell’articolo pubblicato sul Journal of American Chemical Society, i ricercatori hanno proposto un nuovo elettrolita per la batteria zinco-manganese. Il team ha impiegato una soluzione nanomicellare che utilizza metilurea e che è in grado di incapsulare gli ioni Zn2+ /Mn2+ in una struttura a nanodomini e in questo modo per guidare la deposizione omogenea e uniforme di zinco. Il gruppo, guidato dal Prof. Yan Lifeng, ha anche proposto un nuovo strato protettivo dell’interfaccia solido-elettrolita.
“Questo lavoro – spiega l’Ateneo in una nota stampa – migliora la precedente comprensione della fase solvente continua dell’elettrolita e stabilisce una rete di interazione locale/interfacciale che mantiene efficacemente la forma diffusiva tridimensionale degli ioni e la favorevole reazione di nucleazione interfacciale, ottenendo un’efficace soppressione dei dendriti metallici e del lato dell’elettrodo reazioni”.
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Grazie alla nuova ricetta sono state verificate reazioni di transizione a due elettroni altamente reversibili e le batterie a ioni zinco che sfruttano questa reazione mostrano una densità di energia senza precedenti – ben 800,4 Wh/kg riferita al materiale attivo del catodo – e una tensione di scarica fino a 1,87 V.