p Com o aumento da energia renovável em escala de rede, muitos estudiosos mudaram sua atenção da geração de energia para o armazenamento de energia. Quer sejam células solares convertendo luz solar em energia, ou moinhos de vento transformando correntes de ar em correntes elétricas, as fontes de geração de energia renovável são inerentemente variáveis. p Dias excepcionalmente nublados ou parados podem causar flutuações perceptíveis na produção de energia de fontes renováveis. Um grande obstáculo para a energia renovável em escala de rede é como armazenar de forma eficiente essas fontes de energia frequentemente intermitentes para mais tarde, usos mais uniformemente distribuídos.

p Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Cui Guanglei e Zhao Jingwen do Instituto Qingdao de Bioenergia e Tecnologia de Bioprocessos (QIBEBT), A Academia Chinesa de Ciências (CAS) está um passo mais perto de resolver esse problema de armazenamento.

p A equipe se concentrou em anodo de zinco e baterias de íon duplo (DIBs) baseadas em catodo de grafite devido ao seu baixo custo e capacidades de alta tensão, tornando-os um ótimo candidato para grande, dispositivos de armazenamento em escala de grade. Suas descobertas foram publicadas em Angewandte Chemie International Edition em 18 de agosto.

p Nessas baterias, A deposição de Zn ocorre em um ânodo Zn durante o processo de carregamento, enquanto os ânions carregados negativamente se entrelaçam no cátodo de grafite, permitindo o armazenamento de energia para uso posterior, um processo conhecido como intercalação. Baterias de zinco / grafite, Contudo, tem uma pegadinha.

p "Infelizmente, ânions freqüentemente usados ​​para reações de intercalação de grafite podem complexar com carbonato no eletrólito. Isso diminui a estabilidade de oxidação do carbonato e evita o desenvolvimento de DIBs com alta eficiência, baixa autodescarga e longa vida útil / prateleira, "diz Cui.

p Essencialmente, os eletrólitos usados ​​para transferir carga através da bateria sofreriam decomposição oxidativa em regiões de alta tensão, diminuindo a eficiência e a vida útil da bateria. Este é um problema essencial a ser resolvido antes de aplicar este tipo de bateria ao armazenamento de energia em grande escala.

p A abordagem do grupo aumentou a estabilidade à oxidação de eletrólitos à base de carbonato por meio do ajuste da estrutura de solvatação do ânion. Ao introduzir um solvente de trimetilfosfato (TMP) doador de elétrons fortes, a equipe conseguiu capturar os ânions no regime de solvatação TMP e desacoplar os ânions do solvente carbonato.

p Consequentemente, a tensão de operação das baterias de zinco / grafite aumentou 0,45 V, ao mesmo tempo que possibilitou um ciclo de vida longa (92% de retenção da capacidade após 1000 ciclos). Isso poderia não apenas estender o ciclo de vida das baterias de zinco / grafite, mas também aumenta a capacidade de intercalação do ânion em grafite. Os autores enfatizaram que "um profundo entendimento e regulação da estrutura de solvatação do ânion é essencial."

p "Aqui, recuperamos a natureza antioxidante dos eletrólitos à base de carbonato para suportar células de zinco / grafite de alta voltagem, reorganizando o intermolecular, ou seja, íon-solvente e íon-íon, interações, "Cui disse.

p Seu trabalho futuro será focado no aumento da densidade de energia, suprimindo o comportamento de autodescarga, bem como reduzindo o custo do eletrólito para baterias de Zinco / Grafite. O objetivo final é comercializar a bateria de zinco / grafite para armazenamento de energia em escala de rede.