Mot riktiga uppladdningsbara zink-luftbatterier?

Zinkbatterier

Ett internationellt team av forskare (Kina, Tyskland, USA) har utvecklat en metod för att göra zinkbatterier uppladdningsbara. I deras artikel publicerad på Vetenskapsäger de att de har utvecklat en mycket mer funktionell och reversibel process än nuvarande konstruktioner, med hjälp av en icke-alkalisk elektrolyt.

De alkaliska batterierna vi använder varje dag för att driva många leksaker och elektroniska enheter är gjorda av zink, ett billigt material som används som laddningsmedium på en av de två elektroderna. En design som tillåter kompakt, lätt och framför allt serieproduktion.

Läs också:
2020 retrospektiv: en tillbakablick på miljönyheter

En ny spelförändrande elektrolyt

Deras enda nackdel är att de är av engångstyp och hamnar ofta i papperskorgen när de tar slut. Hittills har alla försök att göra dem uppladdningsbara misslyckats. Experimenten visade en stor kemisk instabilitet, på grund av reaktionerna relaterade till användningen av den alkaliska elektrolyten som förhindrar all reversibilitet.

Vanligtvis är CO2 av atmosfären reagerar med elektrolyten och bildar karbonater som blockerar elektrodens interaktion med luften. Och zinken avsätts inte ordentligt på den andra elektroden den kom från, vilket skapar taggiga strukturer som kallas dendriter som kan kortsluta batteriet. För forskare skulle det bästa sättet att göra zinkbatterier uppladdningsbara vara att bli av med den alkaliska elektrolyten som gav batterierna deras namn.

Således ersatte de den med en innovativ icke-alkalisk och hydrofob vattenhaltig elektrolyt: zinktrifluormetansulfonatsalt. Resultaten är radikalt annorlunda. Istället för att dö efter några cykler lyckades forskarna hålla sitt zink-luftbatteri igång under lång tid. Dendritbildning var inte ett problem för det mesta, och batteriets viktkapacitet var nästan dubbelt så stor som vissa litiumbatterier.

Lovande, men förbättringar behövs

“Vår innovativa, icke-alkaliska elektrolyt introducerar en reversibel zinkperoxid (ZnO)2) / O2 hittills okänt i zink-luftbatteriet”, förklarar Dr Wei Sun från MEET Battery Research Center vid universitetet i Münster. Detta ger avgörande fördelar: “Zinkanoden används mer effektivt med högre kemisk stabilitet och elektrokemisk reversibilitet. Zink-luft-batterierna som är så konstruerade fungerar stabilt i 320 cykler och 1 600 timmar i en atmosfär av omgivande luft”.

Men forskare känner igen problem att övervinna, såsom vattenavdunstning över tid. Dessutom är laddningstiden en fallgrop. Enligt deras erfarenhet tog en laddnings-/urladdningscykel cirka 20 timmar. För länge. De överväger flera alternativ för att övervinna dessa svårigheter, såsom införandet av en katalysator för att främja produktionen av peroxid och minska denna fördröjning.

Om de lyckas kommer de att ha designat ett högpresterande, billigt och ekologiskt zink-luftbatteri. Antingen en attraktiv teknik för energilagring, och en seriös konkurrent till litiumbatterier som vet att zink kostar 4 gånger mindre än litiumkarbonat. Dessutom tror forskarna att samma typ av kemi kan fungera med andra billiga metaller som aluminium och magnesium.

Källa: Vetenskap, Ars-Technica, EurekAlert

Relaterade Artiklar

Back to top button