p Uma bateria à base de zinco que fornece alta tensão e capacidade de energia substancial pode ser configurada para rivalizar com as baterias de íon de lítio convencionais, Pesquisadores do A * STAR descobriram. p A proliferação de veículos elétricos e fontes de energia renováveis ​​está impulsionando a demanda por baterias recarregáveis ​​que armazenam e fornecem grandes quantidades de energia com segurança, de forma eficiente e econômica. As baterias à base de zinco oferecem algumas vantagens importantes sobre o íon de lítio, incluindo baixo custo e não inflamabilidade. Quilo por quilo, As baterias de zinco-ar podem armazenar potencialmente cinco vezes mais energia do que o íon-lítio, enquanto as baterias de zinco-níquel produzem voltagens relativamente altas (potencialmente úteis porque menos baterias seriam necessárias para alimentar um dispositivo). No entanto, as baterias de zinco também tendem a perder sua capacidade de armazenamento de energia após apenas algumas centenas de ciclos de recarga, e nenhuma bateria de zinco ainda combinou uma tensão decente de mais de 1,5 volts e uma alta capacidade de armazenamento de energia.

p Yun Zong e Zhaolin Liu do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais e colegas desenvolveram agora uma bateria híbrida de zinco que combina o melhor das tecnologias de zinco-ar e zinco-níquel, completando mais de 5, 000 ciclos de carregamento sem perda de desempenho. A bateria tem um ânodo de zinco, enquanto seu cátodo é baseado em uma espuma de níquel revestida de carbono coberta com nanofios de óxido de níquel cobalto. O eletrólito líquido entre os eletrodos contém ânions hidróxido dissolvidos em água.

p Um dos principais motivos para o excelente desempenho da bateria é que o cátodo funciona de duas maneiras distintas durante a carga e a descarga. Quando a bateria carrega, íons hidróxido do eletrólito reagem com óxidos de metal no cátodo para produzir compostos de oxihidróxido, liberando elétrons. Mas os metais no cátodo também atuam como um catalisador, combinar ânions de hidróxido para produzir oxigênio, agua, e mais elétrons. Esses elétrons fluem ao redor do circuito para o ânodo, onde eles se combinam com íons de zinco no eletrólito para produzir zinco metálico. Durante a alta, esses processos eletroquímicos são revertidos.

p A bateria tem uma tensão de descarga estável em duas etapas entre 1,75 e 1,0 volts, e manteve seu desempenho ao longo de três meses de testes contínuos, ultrapassando amplamente as baterias de zinco anteriores. Zong estima que a bateria pode armazenar cerca de 270 watts-hora por quilograma, com potencial de melhoria. "Isso já está no mesmo nível das baterias de íon-lítio disponíveis no mercado, " ele diz.

p Os dois processos químicos no cátodo produzem tensões diferentes, o que pode ser uma vantagem para aplicações que inicialmente requerem uma tensão mais alta, como veículos aéreos não tripulados que precisam de um aumento de energia para decolar e, em seguida, de uma voltagem mais baixa para sustentar seu vôo. A equipe agora espera melhorar o ciclo de vida da bateria, talvez usando um ânodo de zinco poroso, e aumentar a capacidade da porção de zinco-níquel da bateria.