La vida útil de las pilas de zinc se alarga drásticamente
Mejora de varias cargas de 100.000
El paso a las energías renovables exige métodos eficaces para almacenar grandes cantidades de electricidad. Investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han desarrollado un nuevo método que podría prolongar varios órdenes de magnitud la vida útil de las baterías acuosas de iones de zinc. En lugar de unos pocos miles, en el futuro deberían poder soportar varios 100.000 ciclos de carga y descarga.
Investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han desarrollado un nuevo método que podría prolongar en varios órdenes de magnitud la vida útil de las baterías acuosas de iones de zinc. En lugar de unos pocos miles, en el futuro deberían poder soportar varios 100.000 ciclos de carga y descarga. La clave de esta innovación es un revestimiento protector especial para los ánodos de zinc de las pilas.
Da Lei / TUM
La clave de esta innovación es una capa protectora especial para los ánodos de zinc de las pilas. Esta capa resuelve problemas anteriores, como el crecimiento de estructuras de zinc en forma de aguja -conocidas como dendritas de zinc-, así como reacciones químicas secundarias indeseables que desencadenan la formación de hidrógeno y la corrosión.
Los investigadores dirigidos por el profesor Roland A. Fischer, catedrático de Química Inorgánica y Organometálica de la Facultad de Ciencias Naturales de la TUM, utilizan para ello un material especial: un polímero orgánico poroso llamado TpBD-2F. Este material forma una película estable, finísima y muy ordenada sobre el ánodo de zinc, que permite que los iones de zinc fluyan con gran eficacia a través de nanocanales y, al mismo tiempo, mantiene el agua alejada del ánodo.
Pilas de zinc como sustituto rentable de las de iones de litio
Da Lei, estudiante de doctorado y primer autor del trabajo de investigación publicado en la revista "Advanced Energy Materials", explica: "Las baterías de iones de zinc con esta nueva capa protectora podrían sustituir a las de iones de litio para el almacenamiento de energía a gran escala, por ejemplo en combinación con centrales solares o eólicas. Duran más, son más seguras y además el zinc es más barato y fácil de conseguir que el litio". El litio sigue siendo la primera opción para aplicaciones móviles como coches eléctricos o dispositivos portátiles, pero su mayor coste e impacto ambiental lo hacen menos atractivo para su uso a gran escala en el almacenamiento de energía.
El profesor Roland A. Fischer añade: "Se trata de un resultado de investigación realmente espectacular. Hemos podido demostrar que el método químico ideado por Da Lei no sólo funciona, sino que además puede controlarse. Como investigadores básicos, nos interesan especialmente los nuevos principios científicos, y aquí hemos descubierto uno. Ya hemos desarrollado un primer prototipo en forma de pila de botón. No veo por qué nuestros descubrimientos no pueden trasladarse a aplicaciones más amplias. Ahora les toca a los ingenieros hacer suya la idea y desarrollar procesos de producción adecuados".
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Publicación original
Da Lei, Wenzhe Shang, Lyuyang Cheng, Poonam, Waldemar Kaiser, Pritam Banerjee, Suo Tu, Olivier Henrotte, Jinsheng Zhang, Alessio Gagliardi, Joerg Jinschek, Emiliano Cortés, Peter Müller‐Buschbaum, Aliaksandr S. Bandarenka, Mian Zahid Hussain, Roland A. Fischer; "Ion‐Transport Kinetics and Interface Stability Augmentation of Zinc Anodes Based on Fluorinated Covalent Organic Framework Thin Films"; Advanced Energy Materials, 2024-10-13
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