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Com a procura global por baterias de iões de lítio a esgotar rapidamente as reservas de matérias-primas, os especialistas procuram alternativas seguras, económicas e fiáveis às baterias recarregáveis.
As baterias aquosas de íons de zinco (AZIB) podem ser a solução para a produção de alternativas de baixo custo a partir de matérias-primas abundantes, e os cientistas da Universidade Flinders estão abrindo caminho para a produção de baterias aquosas de íons de zinco simples e práticas, usando cátodos orgânicos para uma produção mais sustentável. tecnologia de armazenamento de energia.
“As baterias aquosas de íons de zinco podem ter aplicações no mundo real”, diz o professor associado de química Zhongfan Jia, pesquisador de nanotecnologia na Faculdade de Ciências e Engenharia da Universidade Flinders.
Desde veículos eléctricos a dispositivos electrónicos portáteis, a procura e o consumo de baterias de iões de lítio (LIB) levaram à escassez de recursos e a problemas na cadeia de abastecimento de minerais estratégicos, incluindo o lítio e o cobalto.
No entanto, os milhões de baterias usadas, a maioria das quais não são devidamente recicladas, criaram enormes resíduos e riscos ambientais – que alternativas futuras como os AIZB prometem reduzir.
“Entre essas alternativas, os AZIBs se distinguem por sua abundância muito maior de zinco na crosta terrestre (dez vezes maior que a do lítio), sua baixa toxicidade e sua alta segurança.”
A AZIB normalmente usa zinco metálico como ânodo e compostos inorgânicos ou orgânicos como cátodo. Embora um trabalho significativo tenha sido feito para melhorar a estabilidade dos ânodos de zinco, há necessidade de cátodos de alto desempenho, o que ainda representa um grande desafio.
“Nossa pesquisa aumenta a condutividade usando cátodos de polímero radical nitróxido feitos de polímeros comerciais baratos e melhora o desempenho da bateria usando aditivos de baixo custo”, diz o professor associado Jia, que lidera um grupo de pesquisa que trabalha em polímeros sustentáveis para energia e meio ambiente.
“Nosso trabalho reavaliou o uso de cátodos de polímeros radicais com alta capacidade redox em AZIBs e produziu a maior carga de massa até o momento”, destaca um novo artigo publicado online na revista Energy Resources.
O estudo, liderado pelo aluno de mestrado de Flinders, Nandoni Gamage, e pelo pesquisador de pós-doutorado Yanlin Shi, desenvolveu uma bateria de bolsa feita em laboratório usando um polímero graduado (a um custo aproximado de US$ 20 por quilograma), não-fluorozinco (ClO4)2 e carbono BP 2000. . Preto (US$ 1/kg) sem aglutinante para fornecer uma capacidade de cerca de 70 mAh g-1 e uma tensão média de descarga de 1,4 V.
Com massa de carga de 50mgcm2, a capacidade da bateria da bolsa é de 60mAh, que pode alimentar facilmente um pequeno ventilador elétrico e um modelo de carro.
Em colaboração com a Griffith University, a equipe desenvolveu recentemente baterias orgânicas de íons duplos radicais/K, uma tecnologia que também poderia reduzir a dependência de baterias de íons de lítio.
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