Un equipo de investigadores de ingeniería química de la Universidad de Sydney y la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur han baterías zinc-aire recargables desarrolladas que podría reemplazar las baterías de iones de litio como fuente de energía para dispositivos electrónicos. Las baterías de zinc-aire, como su nombre indica, utilizan zinc metal y oxígeno como fuente de su poder.

Las baterías de zinc-aire tienen muchas ventajas sobre las baterías de iones de litio. Desafortunadamente, el uso de baterías de zinc-aire se ha limitado hasta ahora a dispositivos de baja potencia, tales como audífonos, cámaras de película y dispositivos de señal ferroviaria. La limitación se impone por la dificultad de recargar las baterías de zinc-aire causadas, hasta la fecha, por la falta de electrocatalizadores que son capaces de reducir y generar oxígeno con éxito durante el proceso de descarga y carga de una batería.

Esta limitación ha sido eliminada por el nuevo método de escalón 3 para baterías recargables de zinc-aire desarrollado por el equipo de investigación liderado por Yuan Chen, profesor de ingeniería química en la Universidad de Sydney Escuela de Ingeniería y Tecnologías de la Información.

La investigación se publica en Materiales avanzados.

"Las baterías de zinc-aire montadas en nuestro laboratorio han logrado ciclos 60 de carga / descarga durante 120 horas", dijo Chen a The University Network (TUN). "En comparación, las baterías comunes de iones de litio tienen la durabilidad del ciclo de los ciclos 400 a 1200".

Los investigadores utilizaron un Método del paso 3 que implica el "control simultáneo" de composición, tamaño y cristalinidad de óxido metálico para producir "electrocatalizadores de oxígeno bifuncionales" que se pueden usar para construir pilas recargables de zinc-aire.

"Hasta ahora, las baterías recargables de zinc-aire se han hecho con catalizadores de metales preciosos caros, como el platino y el óxido de iridio. En contraste, nuestro método produce una familia de nuevos catalizadores de alto rendimiento y bajo costo ", dijo Chen en un comunicado.

El método del equipo utiliza metales que están disponibles en abundancia, como el níquel, hierro y cobalto, por sus baterías recargables de zinc-aire.

Chen sostiene que las baterías recargables de zinc-aire del equipo son superiores a las baterías de iones de litio por muchas razones. Como explicó a TUN:

"Hay varias ventajas de baterías recargables de zinc-aire. (1) La densidad de energía es mucho más alta por lo que duran más tiempo después de cada ciclo de carga. (2) El zinc es un elemento mucho más abundante en la tierra en comparación con el litio y otros metales preciosos. No necesitamos preocuparnos por la escasez de suministro de zinc. Por lo tanto, las baterías de zinc-aire son más sostenibles. (3) El zinc es mucho más barato que el litio. Los catalizadores de aire a base de hierro y cobalto son también mucho más baratos que los catalizadores a base de metales preciosos. Se espera que el precio de las baterías de zinc-aire sea mucho más bajo que el de las baterías de iones de litio. (4) El zinc es mucho más estable cuando se expone al aire comparado con el litio. Las baterías de zinc-aire no se incendiarán tan fácilmente. Son mucho más seguros que las baterías de iones de litio. "

El equipo espera que las claras ventajas de las baterías de zinc-aire recargables ayuden a reemplazar las baterías de iones de litio en popularidad y uso.

"Esta es nuestra meta, especialmente para aplicaciones donde se requiere alta capacidad de almacenamiento de energía, por ejemplo, los coches eléctricos", dijo Chen TUN.

Mientras que el equipo todavía tiene que mejorar el rendimiento de las baterías de zinc-aire recargables y resolver algunos problemas tecnológicos, Chen está confiado en la producción en masa de baterías de zinc-aire recargables que superarán las baterías de iones de litio como la opción de energía. "Tomó más de 20 años para desarrollar baterías de iones de litio en productos comerciales exitosos", dijo a TUN. "Esperamos ver exitosas baterías recargables de zinc-aire comerciales en 5 a 10 años".

El equipo de investigación incluye Li Wei, Shengli Zhai, Hongwei Liu, Xuncai Chen, Zheng Zhou, Yaojie Lie y Zongwen Liu de la Universidad de Sydney, y H. Enis Karahan y Shengli Zhai, afiliados a la Universidad de Sydney ya la Universidad Tecnológica de Nanyang.