Los científicos desarrollan baterías acuosas de zinc resistentes a las bajas temperaturas
por CHANG Nana
Ilustración esquemática de los ZBB con electrolitos híbridos a bajas temperaturas y posible mecanismo de cómo la interacción de la disolución del Zn2+-EG impacta en la química del electrolito híbrido.
Las pilas acuosas de zinc (ZBB) se utilizan ampliamente para aplicaciones portátiles y a escala de red debido a su alta seguridad, bajo costo y alta densidad de energía.
Sin embargo, la deposición no homogénea de zinc en el ánodo durante la carga y la formación de dendritas de zinc disminuyen la estabilidad de los ciclos de los ZBB. Además, los electrolitos acuosos tradicionales no son capaces de trabajar a baja temperatura debido a la caída repentina de las conductividades iónicas, lo que limita el rango de temperatura aplicable de los ZBB acuosos.
Recientemente un grupo de investigación dirigido por el Prof. LI Xianfeng del Instituto Dalian de Física Química (DICP) de la Academia China de Ciencias (CAS) desarrolló un electrolito híbrido resistente a bajas temperaturas, rentable, seguro y ecológico para ZBB acuoso.
El electrolito desarrollado, compuesto de agua (H2O), etilenglicol (EG) y sulfato de zinc (ZnSO4), exhibía una alta conductividad iónica de zinc a baja temperatura.
«Demostramos la interacción única de solubilidad del Zn2+ con el EG a través de experimentos junto con el cálculo teórico», dijo el Prof. LI.
Esta interacción no sólo podría mejorar la unión de hidrógeno entre el EG y el H2O, proporcionando al electrolito híbrido un punto de congelación más bajo, sino que también debilitaría la interacción de disolución del Zn2+ con el H2O, logrando una química de Zn/Zn2+ altamente reversible y una deposición uniforme del zinc.
Tanto los supercapacitores híbridos de Zn-ion (ZHSC) como las baterías de Zn-ion (ZIB) con los electrolitos híbridos mostraron altas densidades de energía, altas densidades de potencia y una larga vida útil a -20 °C. Esta serie de electrolitos híbridos con relaciones EG a H2O sintonizables proporcionó un buen equilibrio entre rendimiento y coste, lo que permitió una aplicación prometedora en varias regiones.
Este trabajo ofrece una iluminación para diseñar electrolitos para dispositivos de almacenamiento de energía a baja temperatura. Fue apoyado por la Fundación de Ciencias Naturales de China y el Laboratorio de Ingeniería del CAS para el Almacenamiento de Energía Electroquímica.
Publicación originalNana Chang et al.; «An aqueous hybrid electrolyte for low-temperature zinc-based energy storage devices»; Energy and Environmental Science; 2020
