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El nuevo ánodo 3D de nanoaleación de zinc-manganeso ha superado las limitaciones, lo que ha dado com
Ahora, los investigadores han informado en Nature Communications que un nuevo ánodo de nanoaleación de zinc-manganeso 3D superó las limitaciones, lo que resultó en una batería acuosa estable, de alto rendimiento y sin dendrita que utiliza agua de mar como electrolito.
Xiaonan Shan, coautor correspondiente del trabajo y profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Houston, dijo que el descubrimiento ofrece una promesa para el almacenamiento de energía y otras aplicaciones, incluidos los vehículos eléctricos.
“Proporciona una batería estable de bajo costo, alta densidad de energía”, dijo. "Debería ser útil para baterías recargables fiables".
Un ventilador eléctrico (arriba a la izquierda) funciona con la batería de zinc propuesta; perfiles típicos de carga / descarga de ZIB a 0,5 ° C (arriba a la derecha); configuración del microscopio in situ para obtener imágenes de la dinámica de la deposición de zinc (abajo a la izquierda); y el cambio de morfología causado por la deposición de zinc (abajo a la derecha). Crédito: Universidad de Houston
Shan y Guangxia Feng también desarrollaron una técnica de visualización óptica in situ, que les permitió observar directamente la dinámica de reacción en el ánodo en tiempo real. "Esta plataforma nos proporciona la capacidad de obtener imágenes directamente de la dinámica de reacción de los electrodos in situ", dijo Shan. "Esta información importante proporciona evidencia directa y visualización de la cinética de la reacción y nos ayuda a comprender fenómenos a los que antes no se podía acceder fácilmente".
Las pruebas determinaron que el nuevo ánodo de nanoaleación de zinc-manganeso 3D se mantuvo estable sin degradarse durante 1000 horas de ciclos de carga / descarga bajo alta densidad de corriente (80 mA / cm2).
El ánodo es el electrodo que libera corriente de una batería, mientras que los electrolitos son el medio a través del cual fluye la carga iónica entre el cátodo y el ánodo. El uso de agua de mar como electrolito en lugar de agua altamente purificada ofrece otra vía para reducir el costo de la batería.
Los materiales de ánodo tradicionales utilizados en las baterías acuosas han sido propensos a las dendritas, pequeños crecimientos que pueden hacer que la batería pierda energía. Shan y sus colegas propusieron y demostraron una estrategia para minimizar y suprimir de manera eficiente la formación de dendrita en sistemas acuosos controlando la termodinámica de la reacción de superficie con una aleación de zinc y la cinética de reacción mediante una estructura tridimensional.
Shan dijo que los investigadores de UH y la Universidad de Florida Central están investigando otras aleaciones de metales, además de la aleación de zinc-manganeso.
