Un team di ricerca del Dipartimento di ingegneria chimica e biomolecolare (ChBE) dell'Università del Maryland (UMD) ha raggiunto un'altra svolta nella chimica delle batterie allo zinco metallico, dopo aver innovato un catodo di batteria zinco-aria riportato in Scienza all'inizio di quest'anno, questa volta specifico per l'anodo.

Il gruppo, guidato dal professor Chunsheng Wang dell'UMD, ha creato un'interfase fluorurata, che consente la chimica reversibile delle batterie allo zinco a base d'acqua. Longsheng Cao (Post-doc ChBE), Dan Li (ChBE Post-doc) e Travis Pollard (U.S. Army Research Lab) sono stati i primi autori dello studio, pubblicato in Nanotecnologia della natura il 10 maggio.

"Lo zinco metallico è un anodo supremo perché vanta un'elevata capacità, basso potenziale redox, alta abbondanza e bassa tossicità, " disse Cao. "È anche incredibilmente sicuro, ma soffre di una grave irreversibilità, ad esempio vediamo spesso crescita di dendriti e bassa efficienza coulombiana negli elettroliti acquosi, che rende impossibile la formazione di un'interfase solido-elettrolita [SEI]."

A quello scopo, il gruppo Wang ha creato un elettrolita di acqua diluita e acida, con un additivo di sale di alchilammonio, che ha dato il via alla formazione di un SEI robusto e impermeabile. Questa chimica offre la zincatura e lo stripping senza dendriti con un'efficienza coulombica quasi del 100%.

Il SEI, composto principalmente da fluoruro inorganico idrofobo, permette agli ioni di zinco di muoversi avanti e indietro, blocca la penetrazione dell'acqua, e impedisce il trasferimento di elettroni. Tale chimica vieta il consumo di elettroliti o anodi di zinco, che consente l'uso a lungo termine di batterie acquose di zinco.

Questo studio continua i progressi della ricerca nella batteria allo zinco, compreso il catodo ad aria, elettroliti, rivestimento organico dell'elettrolito, SEI design, e MnO ₂ catodi.