Fonti di energia rinnovabile, come l'energia eolica e solare, potrebbe aiutare a ridurre la dipendenza del mondo dai combustibili fossili. Ma prima, le aziende elettriche hanno bisogno di una cassaforte, modo conveniente per immagazzinare l'energia per un uso successivo. Le enormi batterie agli ioni di litio possono fare il lavoro, ma soffrono di problemi di sicurezza e di disponibilità limitata di litio. Ora, ricercatori che riferiscono in ACS' Nano lettere hanno realizzato un prototipo senza anodi, batteria a base di zinco che utilizza a basso costo, materiali naturalmente abbondanti.

Le batterie acquose a base di zinco sono state precedentemente esplorate per lo stoccaggio di energia su scala di rete a causa della loro sicurezza e dell'elevata densità di energia. Inoltre, i materiali utilizzati per realizzarli sono naturalmente abbondanti. Però, le batterie ricaricabili allo zinco sviluppate finora hanno richiesto anodi metallici di zinco spessi, che contengono un grande eccesso di zinco che aumenta il costo. Anche, gli anodi sono inclini a formare dendriti, proiezioni cristalline di zinco metallico che si depositano sull'anodo durante la carica, che possono cortocircuitare la batteria. Yunpei Zhu, Yi Cui e Husam Alshareef si sono chiesti se fosse davvero necessario un anodo di zinco. Traendo ispirazione dalle precedenti esplorazioni di batterie al litio e sodio-metallo "anodi", i ricercatori hanno deciso di realizzare una batteria in cui un catodo ricco di zinco è l'unica fonte per la zincatura su un collettore di corrente in rame.

Nella loro batteria, i ricercatori hanno utilizzato un catodo di biossido di manganese che hanno pre-intercalato con ioni di zinco, una soluzione acquosa di elettrolita di trifluorometansolfonato di zinco e un collettore di corrente a lamina di rame. Durante la ricarica, il metallo di zinco viene placcato sulla lamina di rame, e durante lo scarico il metallo viene strappato via, rilasciando elettroni che alimentano la batteria. Per evitare la formazione di dendriti, i ricercatori hanno rivestito il collettore di corrente in rame con uno strato di nanodischi di carbonio. Questo strato ha promosso la zincatura uniforme, prevenendo così i dendriti, e ha aumentato l'efficienza della zincatura e della sverniciatura. La batteria ha mostrato un'elevata efficienza, densità energetica e stabilità, mantenendo il 62,8% della sua capacità di stoccaggio dopo 80 cicli di carica e scarica. Il design della batteria senza anodo apre nuove direzioni per l'utilizzo di batterie acquose a base di zinco nei sistemi di accumulo di energia, dicono i ricercatori.