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Baterías de dióxido de zinc-manganeso, acuosas, estables y de alta eficiencia
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Baterías de dióxido de zinc-manganeso, acuosas, estables y de alta eficiencia

El diseño de nuevas baterías de compuestos distintos permiten una más alta concentración de energía y mejores prestaciones

por LaVerdad

Baterías de dióxido de zinc-manganeso, acuosas, estables y de alta eficiencia

Baterías de dióxido de zinc-manganeso, acuosas, estables y de alta eficiencia

La demanda mundial de baterías recargables ha crecido exponencialmente en la última década, ya que son necesarias para alimentar el creciente número de dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos inteligentes, computadoras portátiles, tabletas, relojes inteligentes y rastreadores de actividad física.

Pruebas de la batería de dióxido de Zinc-Manganeso
Pruebas de la batería de dióxido de Zinc-Manganeso

Para funcionar de manera más eficiente, las baterías recargables deben tener una alta densidad de energía, pero también deben ser seguras, estables y respetuosas con el medio ambiente, Si bien las baterías de iones de litio son ahora algunos de los sistemas de almacenamiento de energía recargable más extendidos, contienen electrolitos orgánicos que son altamente volátiles, lo que reduce significativamente su seguridad.

Entre las alternativas más prometedoras a las baterías de iones de litio están las baterías basadas en electrolitos no inflamables y de bajo costo a base de agua, como las baterías de plomo-ácido y zinc-manganeso. Estas baterías tienen numerosas ventajas, incluida una mayor seguridad y bajos costos de producción, sin embargo su rendimiento, voltaje de trabajo y capacidad de recarga han sido algo limitados en comparación con los de las soluciones basadas en litio.

Baterías más estables y durables

Investigadores del Laboratorio Key de cerámica avanzada y tecnología de mecanizado, el Laboratorio Key de materiales compuestos y funcionales de Tianjin y la Universidad de Tianjin en China han presentado recientemente una nueva estrategia de diseño que podría mejorar el rendimiento de las baterías de dióxido de zinc-manganeso (Zn-MnO 2) . El enfoque que desarrollaron, presentado en un artículo publicado en Nature Energy, implica el desacoplamiento de electrolitos dentro de la batería para permitir una química redox óptima en los electrodos de Zn y MnO 2 .

Batería común
Batería común

"Nuestro diseño se produjo sin querer cuando se conformó un alcalino Zn-MnO 2 batería con recién electrodepositado MnO 2 , que tiene algunas moléculas de H residual 2 SO 4 (desde el baño de electrodeposición) sobre el MnO 2 superficie, la batería ensamblada exhibió un voltaje de descarga adicional más alto que las baterías convencionales de Zn-MnO 2 , lo que nos animó a reducir las cosas a lo básico, sentando las bases para nuestro estudio", explicó, el profesor Cheng Zhong, uno de los investigadores que llevaron a cabo el estudio.

El profesor Zhong y sus colegas descubrieron que su diseño para desacoplar electrolitos condujo a un mejor rendimiento de las baterías de Zn-MnO 2 con un voltaje de circuito abierto de 2,83 V, dando un resultado muy prometedor, si se considera que las baterías de Zn-MnO 2 más convencionales generalmente tienen Un voltaje de 1.5V.

Mejora la retención y caoacidad de recarga

La capacidad de la batería fabricada utilizando su diseño de desacoplamiento de electrolitos, denominada DZBM, disminuyó en sólo un 2% después de que se usó continuamente y se recargó durante 200 horas.

Además, la batería retuvo el 100% de su capacidad en una variedad de densidades de corriente de descarga, sorprendentemente, los investigadores demostraron que las baterías creadas con su diseño también pueden integrarse con sistemas híbridos de energía eólica y fotovoltaica, lo que aumenta aún más su sostenibilidad.

Funcionamiento de la batería de dióxido de Zinc-Manganeso
Funcionamiento de la batería de dióxido de Zinc-Manganeso

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"La estrategia de desacoplamiento de electrolitos tiene como objetivo permitir simultáneamente la química rédox óptima de los electrodos Zn y MnO 2 ", finalizó el profesor Zhong.

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