Dado que la demanda mundial de baterías de iones de litio está agotando rápidamente las reservas de materias primas, los expertos buscan alternativas seguras, asequibles y confiables para las baterías recargables.

Las baterías acuosas de iones de zinc (AZIB) podrían ser la respuesta para producir alternativas de bajo costo a partir de abundantes materias primas, y los científicos de la Universidad de Flinders están allanando el camino para la producción de baterías simples y prácticas.polímeroAZIB que utilizan cátodos orgánicos para una tecnología de almacenamiento de energía más sostenible.

"Las baterías acuosas de iones de zinc podrían tener aplicaciones en el mundo real", afirma el profesor asociado de química Zhongfan Jia, investigador de nanotecnología en la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Flinders.

Devehículos eléctricosa los dispositivos electrónicos portátiles, la demanda y el consumo debaterías de iones de litio(LIB) han provocado escasez de recursos y problemas en la cadena de suministro de metales estratégicos, incluidos el litio y el cobalto.

Mientras tanto, millones de baterías gastadas, la mayoría de las cuales no se reciclan adecuadamente, han causado enormes residuos y riesgos ambientales, que alternativas futuras como los AIZB prometen reducir.

"Entre estas alternativas, los AZIB destacan por la abundancia mucho mayor de zinc en la corteza terrestre (10 veces más que el litio), y por su baja toxicidad y alta seguridad".

Los AZIB suelen utilizar zinc metálico como ánodo y compuestos inorgánicos ocompuestos orgánicoscomo uncátodo.Si bien se ha dedicado un trabajo sustancial a mejorar la estabilidad de los ánodos de zinc, se necesitan cátodos de alto rendimiento y siguen siendo un desafío importante.

"Nuestra investigación está aumentando la conductividad utilizando cátodos de polímeros de radicales nitróxido fabricados a partir de polímeros comerciales baratos y optimizando el rendimiento de la batería utilizando aditivos de bajo coste", afirma el profesor asociado Jia, que dirige un grupo de investigación que trabaja sobre polímeros sostenibles para la energía y el medio ambiente.

"Nuestro trabajo reevaluó el uso de cátodos de polímeros de radicales nitróxido de alto potencial redox en AZIB y produjo la carga de masa más alta hasta el momento", dice, sobre un nuevo artículo en línea en el Journal of Power Resources.

El estudio, dirigido por el estudiante de maestría de Flinders, Nanduni Gamage, y el becario postdoctoral, el Dr. Yanlin Shi, desarrolló una batería de bolsa fabricada en laboratorio utilizando un polímero ampliado (a un costo aproximado de $20 por kg), un Zn(ClO) no fluorado.₄)₂electrolito y negro de humo BP 2000 ($1 / kg) sin aglutinante para proporcionar una capacidad de casi 70 mAh g^-1y un voltaje de descarga medio de 1,4 V.

"Ingeniería morfológica del cátodo PTAm@CNTs para batería de iones duales de potasio de alta velocidad" ha sidopublicadoen elRevista de recursos energéticosy "Convertir un polímero industrial de bajo costo en cátodos orgánicos para baterías acuosas de iones de zinc de alta carga masiva" ha sidopublicadoenMateriales de almacenamiento de energía.

Con una carga de masa de 50 mg cm^-2, la batería de la bolsa tenía una capacidad de 60 mAh, con la que se podía alimentar fácilmente un pequeño ventilador eléctrico y un modelo de coche.

Colaboradores en el estudio, incluido el Dr. Jesús Santos-Peña, de la Universidad Paris Est Creteil CNRS en Francia, y otros expertos del Instituto Universitario Flinders de Ciencia y Tecnología a Nanoescala.

En colaboración con la Universidad Griffith, el equipo también ha desarrollado recientemente baterías de iones duales de radicales orgánicos/K, una técnica que también puede aliviar la dependencia de las baterías de iones de litio.