Nuova chimica per batterie zinco-aria ricaricabili
Le batterie zinco-aria sono ottimi piccoli dispositivi di accumulo di energia, ma hanno margini di miglioramento - ad esempio, di solito non sono ricaricabili. Ora un team di scienziati guidato dall'Università di Münster ha sviluppato una nuova composizione chimica che rende questo tipo di batteria più efficiente e ricaricabile.
A differenza della maggior parte delle batterie, in cui tutti i componenti vitali si trovano all'interno della cella, le batterie zinco-aria si basano sull'ossigeno dell'aria ambiente.
In un certo senso, "respirano" ossigeno, che interagisce con il catodo, producendo molecole che attraversano l'elettrolita alcalino pastoso e reagiscono con l'anodo di zinco per generare una corrente elettrica.
Il problema è che l'anodo di zinco si “esaurisce” dopo l'ossidazione, rendendo la batteria non ricaricabile. In alcuni progetti, questo viene aggirato sostituendo componenti di zinco o utilizzando catalizzatori a base di minerali delle terre rare per renderli ricaricabili, ma questo è costoso e complicato.
Ora gli ingegneri hanno creato un nuovo elettrolita in grado di ricaricare le batterie zinco-aria. Invece della consistenza pastosa della maggior parte degli elettroliti in questo tipo di batteria, sono più liquidi nel nuovo design. Si basa sul sale del trifluorometansolfonato di zinco, che lo rende non alcalino, che secondo gli scienziati rende l'elettrolita più chimicamente stabile e, soprattutto, reversibile (cioè ricaricabile).
"Il nostro innovativo elettrolita non alcalino apporta una chimica perossido di zinco reversibile (ZnO2) / O2 precedentemente sconosciuta alla batteria zinco-aria", afferma Wei San, autore principale dello studio.
"La batteria zinco-aria è una potenziale alternativa alla tecnologia agli ioni di litio con i vantaggi di essere verde, alta sicurezza e basso costo".
I ricercatori affermano che le nuove batterie hanno continuato a durare oltre 320 cicli e 1600 ore di utilizzo. Ciò è in parte dovuto al fatto che gli anioni idrorepellenti nell'elettrolita tengono l'acqua lontana dalla superficie del catodo, rendendola più stabile.
Questo è uno sviluppo interessante, ma gli esperti ammettono che il design è ancora lontano dall'uso pratico. E questo è solo un modo per rendere le batterie zinco-aria ricaricabili: altri studi hanno sostituito i costosi catalizzatori di terre rare con elementi più comuni come ferro, cobalto e nichel.
La ricerca è pubblicata sulla rivista Science.