Fuentes de energía renovable, como la energía eólica y solar, podría ayudar a disminuir la dependencia mundial de los combustibles fósiles. Pero primero, las empresas eléctricas necesitan una caja fuerte, forma rentable de almacenar la energía para su uso posterior. Las enormes baterías de iones de litio pueden hacer el trabajo, pero sufren problemas de seguridad y una disponibilidad limitada de litio. Ahora, investigadores que informan en ACS ' Nano letras han hecho un prototipo de un ánodo libre, batería a base de zinc que utiliza bajo costo, materiales naturalmente abundantes.

Las baterías acuosas a base de zinc se han explorado anteriormente para el almacenamiento de energía a escala de red debido a su seguridad y alta densidad energética. Además, los materiales utilizados para fabricarlos son naturalmente abundantes. Sin embargo, las baterías de zinc recargables desarrolladas hasta ahora han requerido ánodos de zinc metálico gruesos, que contienen un gran exceso de zinc que aumenta el costo. También, los ánodos tienden a formar dendritas (proyecciones cristalinas de zinc metálico que se depositan en el ánodo durante la carga) que pueden provocar un cortocircuito en la batería. Yunpei Zhu, Yi Cui y Husam Alshareef se preguntaron si realmente se necesitaba un ánodo de zinc. Inspirándose en exploraciones anteriores de baterías de litio y sodio-metal "sin ánodo", los investigadores decidieron hacer una batería en la que un cátodo rico en zinc es la única fuente para el recubrimiento de zinc en un colector de corriente de cobre.

En su batería los investigadores utilizaron un cátodo de dióxido de manganeso que pre-intercalaron con iones de zinc, una solución acuosa de electrolito de trifluorometanosulfonato de zinc y un colector de corriente de lámina de cobre. Durante la carga, el metal de zinc se platea sobre la lámina de cobre, y durante la descarga se quita el metal, liberando electrones que alimentan la batería. Para evitar la formación de dendritas, los investigadores recubrieron el colector de corriente de cobre con una capa de nanodiscos de carbono. Esta capa promovió un galvanizado uniforme, evitando así las dendritas, y aumentó la eficiencia del galvanizado y decapado. La batería mostró una alta eficiencia, densidad y estabilidad de energía, conservando el 62,8% de su capacidad de almacenamiento tras 80 ciclos de carga y descarga. El diseño de la batería sin ánodo abre nuevas direcciones para el uso de baterías acuosas a base de zinc en sistemas de almacenamiento de energía, dicen los investigadores.