Sumber energi terbarukan, seperti angin dan matahari, dapat membantu mengurangi ketergantungan dunia pada bahan bakar fosil. Tetapi pertama-tama, perusahaan energi membutuhkan cara yang aman dan ekonomis untuk menyimpan energi untuk digunakan nanti. Baterai lithium-ion maksimum dapat melakukan tugasnya, tetapi mengalami masalah keamanan dan ketersediaan lithium yang terbatas. Sekarang, para peneliti melaporkan di ACS ‘ Huruf Nano mereka membuat prototipe baterai berbahan dasar seng bebas anoda dengan menggunakan bahan alami berbiaya rendah.
Baterai berair berbasis seng telah dieksplorasi sebelumnya untuk penyimpanan energi skala jaringan karena keamanan dan kepadatan energinya yang tinggi. Selain itu, bahan yang digunakan untuk membuatnya melimpah secara alami. Namun, baterai seng yang dapat diisi ulang yang dikembangkan sejauh ini membutuhkan anoda logam seng tebal, yang mengandung banyak seng yang dapat meningkatkan biaya. Selain itu, anoda cenderung membentuk dendrit – proyeksi kristal logam seng yang mengendap di anoda selama pengisian daya – yang dapat menyebabkan hubungan arus pendek pada baterai. Yunpei Zhu, Yi Cui dan Husam Alshareef bertanya-tanya apakah anoda seng benar-benar diperlukan. Terinspirasi oleh eksplorasi sebelumnya tentang baterai “lithium-dan-natrium” bebas anoda, para peneliti memutuskan untuk membuat baterai di mana katoda kaya seng adalah satu-satunya sumber seng pada pengumpul arus tembaga.
Baterai Zn-MnO2 Bebas Anoda. Kredit: Huruf Nano
Dalam baterai mereka, para peneliti menggunakan katoda mangan dioksida yang diselingi dengan ion seng, larutan elektrolit berair dari seng trifluoromethanesulfonate dan pengumpul arus foil tembaga. Selama pengisian, logam seng dilapisi pada foil tembaga, dan selama pemakaian logam dilucuti, melepaskan elektron yang memberi daya pada baterai. Untuk mencegah pembentukan dendrit, para peneliti melapisi kolektor arus tembaga dengan lapisan karbon nanodisc. Lapisan ini mempromosikan galvanisasi seragam, sehingga menghindari dendrit, dan meningkatkan efisiensi galvanisasi dan pengupasan. Baterai menunjukkan efisiensi tinggi, kepadatan energi, dan stabilitas, mempertahankan 62,8% dari kapasitas penyimpanannya setelah 80 siklus pengisian dan pemakaian. Desain baterai bebas anoda membuka arah baru untuk menggunakan baterai berbasis seng dalam sistem konservasi energi, kata para peneliti.
Referensi: «A Zn – MnO Tanpa Anoda2 Battery ”oleh Yunpei Zhu, Yi Cui dan Husam N. Alshareef, 20 Januari 2021, Huruf Nano.
DOI: 10.1021 / acs.nanolett.0c04519
Penulis mengakui pendanaan dari Universitas Sains dan Teknologi Raja Abdullah.