Nova química para baterias recarregáveis ​​de zinco-ar

As baterias de zinco-ar são ótimos pequenos dispositivos de armazenamento de energia, mas podem ser melhoradas - por exemplo, geralmente não são recarregáveis. Agora, uma equipe de cientistas liderada pela Universidade de Münster desenvolveu uma nova composição química que torna esse tipo de bateria mais eficiente e recarregável.

Ao contrário da maioria das baterias, nas quais todos os componentes vitais estão dentro da célula, as baterias de zinco-ar dependem do oxigênio do ar ambiente.

Em certo sentido, eles "respiram" oxigênio, que interage com o cátodo, produzindo moléculas que cruzam o eletrólito alcalino pastoso e reagem com o ânodo de zinco para gerar corrente elétrica.

O problema é que o ânodo de zinco “se esgota” após a oxidação, tornando a bateria não recarregável. Em alguns projetos, isso é contornado pela substituição dos componentes de zinco ou pelo uso de catalisadores à base de minerais de terras raras para torná-los recarregáveis, mas isso requer custos e complicações adicionais.

Agora, os engenheiros criaram um novo eletrólito que pode tornar as baterias de zinco-ar recarregáveis. Em vez da consistência pastosa da maioria dos eletrólitos neste tipo de bateria, eles são mais líquidos no novo design. É baseado no sal de trifluorometanossulfonato de zinco, o que o torna não alcalino, o que os cientistas dizem que torna o eletrólito mais estável quimicamente - e o mais importante, reversível (isto é, recarregável).

“Nosso eletrólito não alcalino inovador traz uma química de peróxido de zinco reversível (ZnO2) / O2 até então desconhecida para a bateria de ar de zinco”, diz Wei San, principal autor do estudo.

"A bateria de zinco-ar é uma alternativa potencial à tecnologia de íon-lítio com os benefícios de ser ecológica, alta segurança e baixo custo."

Os pesquisadores dizem que as novas baterias continuaram a durar mais de 320 ciclos e 1.600 horas de uso. Isso ocorre em parte porque os ânions repelentes de água no eletrólito mantêm a água longe da superfície do cátodo, tornando-o mais estável.

Este é um desenvolvimento interessante, mas os especialistas admitem que o design ainda está longe do uso prático. E esta é apenas uma maneira de tornar as baterias de zinco-ar recarregáveis ​​- outros estudos substituíram os caros catalisadores de terras raras por elementos mais comuns, como ferro, cobalto e níquel.

A pesquisa está publicada na revista Science.