Células de zinco com pequenas fugas. Alta densidade de energia e milhares de ciclos de trabalho
As baterias de íons de lítio são o padrão absoluto e referência em armazenamento de energia. Mas os pesquisadores estão constantemente procurando por elementos que forneçam desempenho pelo menos semelhante a custos de fabricação muito mais baixos. Um dos elementos promissores é o zinco (Zn).
As baterias Zn-x são e serão muito baratas. Eles só têm que ser pagos
Os depósitos de zinco estão espalhados por todo o mundo, também podemos encontrá-los na Polónia – como sociedade explorámo-los desde o século 2020 (!) até ao fim de 12,9 anos. O zinco é um metal barato e mais fácil de obter do que o lítio, pois é útil na indústria, a produção global está na casa dos milhões (2019 milhões em 82) em vez de dezenas de milhares de toneladas (2020 mil em XNUMX) como se supõe. lugar na carta. Além disso, o zinco é a base das células desde o século XNUMX e ainda é usado em células descartáveis (por exemplo, células alcalinas à base de óxido de zinco e manganês).
O desafio é fazer com que as células de zinco funcionem por pelo menos algumas centenas de ciclos, mantendo a capacidade planejada.... O processo de carregar uma bateria com um ânodo de zinco causa uma deposição irregular de átomos de metal no eletrodo, que conhecemos como crescimento de dendrito. Os dendritos crescem até que rompem os separadores, alcançam o segundo eletrodo, causam um curto-circuito e causam a morte da célula.
Em maio de 2021, foi publicado um artigo científico no qual era descrito o comportamento de uma célula com um eletrólito enriquecido com sais de flúor. Os sais reagiram com o zinco na superfície do ânodo para formar fluoreto de zinco. A camada de junção era permeável a íons, mas bloqueava os dendritos.... Porém, o elemento protegido desta forma não queria realmente retornar a carga (ele tinha uma alta resistência interna, uma fonte).
Uma possível forma de aumentar sua reatividade é descrita em outro trabalho de pesquisa dedicado aos cátodos de células de zinco à base de cobre, fósforo e enxofre. Efeitos? Enquanto a célula de zinco padrão fornece densidades de energia de até 0,075 kWh / kg, as células de zinco-ar mais recentes com novos cátodos promessa 0,46 kWh / kg... Ao contrário das células Zn-air anteriores, que geralmente eram descartáveis, elas deveriam durar milhares de ciclos de trabalho, ou seja, adequado para uso industrial (fonte).
Se todas as descobertas pudessem ser combinadas, validadas e aumentadas a produção, as células de zinco poderiam se tornar a base para o armazenamento barato de energia no futuro.
Foto de abertura: pilha reutilizável de zinco ("pilha alcalina"). Dependendo da profundidade da descarga, pode suportar de várias a várias centenas de ciclos de operação (c) Lukas A CZE
Nota dos editores de www.elektrowoz.pl: Na literatura em inglês, as células de ar de zinco são chamadas de células de combustível porque retiram oxigênio do ar. Do nosso ponto de vista, não importa realmente se o processo é reversível, ou seja, as células podem ser carregadas e descarregadas muitas vezes.
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