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Batteria del futuro? La chimica innovativa delle batterie rivoluziona le batterie zinco-aria

2021-06-16
TEMI:
Tecnologia delle batterie,Energia,Università di Münster,Batterie
A cura dell'UNIVERSITÀ DI MÜNSTER 14 GENNAIO 2021



La base dell'innovativa chimica della batteria per la batteria zinco-aria è un elettrolita acquoso non alcalino. Credito: WWU - MEET (Judith Kraft)

Cooperazione internazionale di ricerca per le batterie sostenibili del futuro

Ad alte prestazioni, ecologica, sicura e allo stesso tempo conveniente: la batteria zinco-aria è un'interessante tecnologia di accumulo di energia del futuro.

Fino ad ora, la batteria zinco-aria convenzionale ha lottato con un'elevata instabilità chimica, le reazioni parassitarie che radicate nell'uso di elettroliti alcalini portano all'irreversibilità elettrochimica. Basato su un innovativo elettrolita acquoso, non alcalino, un team di ricerca internazionale guidato dallo scienziato Dr. Wei Sun del MEET Battery Research Center dell'Università di Muenster ha sviluppato una nuova chimica della batteria per la batteria zinco-aria che supera la precedente tecnica ostacoli.

Il team scientifico ha pubblicato sulla rivista Science i risultati dettagliati del proprio progetto di ricerca, che coinvolge ricercatori della Fudan University di Shanghai, dell'Università della Scienza e della Tecnologia di Wuhan, dell'Università del Maryland e del Laboratorio di ricerca dell'esercito americano.

Parametri chiave della batteria zinco-aria ottimizzata

"Il nostro innovativo elettrolita non alcalino introduce nella batteria zinco-aria una chimica reversibile di perossido di zinco (ZnO2)/O2 precedentemente sconosciuta", spiega il dott. Wei Sun. Rispetto agli elettroliti alcalini convenzionalmente forti, l'elettrolita acquoso non alcalino di nuova concezione, che si basa sul sale di trifluorometansolfonato di zinco, presenta diversi vantaggi decisivi: l'anodo di zinco viene utilizzato in modo più efficiente con una maggiore stabilità chimica e reversibilità elettrochimica. Le batterie zinco-aria così costruite possono funzionare a lungo termine stabilmente per 320 cicli e 1.600 ore in atmosfera di aria ambiente.

Il meccanismo di questa chimica della batteria ZnO2/O2 e il ruolo dell'anione idrofobo trifluorometansolfonato sono stati sistematicamente rivelati utilizzando tecniche elettrochimiche e analitiche ben progettate e simulazioni multiscala. La maggiore densità di energia identificata ha ora il potenziale per competere con la batteria agli ioni di litio che attualmente domina il mercato.

"La batteria zinco-aria fornisce una potenziale tecnologia di batteria alternativa con vantaggi quali rispetto dell'ambiente, elevata sicurezza e bassi costi", sottolinea Sun. â€Questa tecnologia richiede ancora ulteriori, intense ricerche e ottimizzazioni prima della sua applicazione pratica.â€
Riferimento: "Una batteria zinco-aria ricaricabile basata sulla chimica del perossido di zinco" di Wei Sun, Fei Wang, Bao Zhang, Mengyi Zhang, Verena Küpers, Xiao Ji, Claudia Theile, Peter Bieker, Kang Xu, Chunsheng Wang e Martin Inverno, 1 gennaio 2021, Scienza.
DOI: 10.1126/science.abb9554