El nuevo estudio revela una batería de iones de zinc más segura y escalable que incorpora tecnología de grafeno que cambia el juego. Crédito: Prof. Geon-Hyoung An / Dongguk University, República de Corea
El siglo actual ha sido testigo de un cambio proactivo hacia formas más sostenibles de energía, incluidos recursos renovables como energía solar, energía eólica, energía nuclear y energía geotérmica. Estas tecnologías naturalmente requieren sistemas de almacenamiento de energía robustos para un uso futuro. En los últimos años, las baterías de iones de litio han surgido como sistemas dominantes de almacenamiento de energía. Sin embargo, se sabe que sufren problemas de seguridad críticos.
En este sentido, las baterías de iones de zinc basadas en electrolitos a base de agua ofrecen una solución prometedora. Son inherentemente seguros, amigables con el medio ambiente, y económicamente viables. Estas baterías también mitigan los riesgos de incendio y los problemas fugitivos térmicos asociados con sus homólogos a base de litio, lo que los hace lucrativos para el almacenamiento de energía a escala de red.
Además, el zinc tiene alta capacidad, bajo costo, amplia abundancia y baja toxicidad. Desafortunadamente, los coleccionistas actuales utilizados en las baterías de iones de zinc, como el papel de grafito, son difíciles de ampliar y sufren propiedades mecánicas relativamente pobres, lo que limita su uso industrial.
En un nuevo trabajo de investigación, un equipo de investigadores de la República de Corea, dirigido por el profesor asociado Geon-Hyoung An en el Departamento de Ingeniería de Energía y Materiales de la Universidad de Dongguk, ha propuesto una lámina de acero inoxidable recubierta de grafeno como un nuevo coleccionista alternativo de corriente alternativa. Sus hallazgos se publican en la revista Advanced Energy Materials.
Según el Prof. AN, “la innovación central del presente estudio es el uso de lámina de acero inoxidable recubierto de grafeno, o g@SSF-400, como un colector de corriente para las baterías de iones de zinc. A diferencia de los coleccionistas convencionales, nuestro material puede producirse a través de un simple recubrimiento de grafeno y tratamiento térmico para la eliminación de óxido de superficie. Esto permite tanto la escalabilidad industrial como el alto rendimiento electroquímico”.
Esta innovación supera los desafíos comunes de la corrosión y la mala conductividad observada en los sistemas a base de agua y opera de manera estable incluso en condiciones de carga de alta masa, lo cual es esencial para un uso práctico. En particular, la batería exhibió altas capacidades específicas superiores a 1 mAh cm-2, así como retenía el 88.7% de su capacidad después de 1,500 ciclos, un fuerte indicador de durabilidad a largo plazo. Además, debido a que esta tecnología admite la fabricación de rollo a rollo, abre la puerta a la producción a gran escala, acercando las baterías de iones de zinc a la comercialización en el sector de almacenamiento de energía.
“Esta tecnología es muy adecuada para los sistemas de almacenamiento de energía a escala de cuadrícula, especialmente en el contexto de la integración de energía renovable. Al permitir el uso de baterías de iones de zinc basadas en agua, nuestro enfoque proporciona una alternativa no inflamable, rentable y ecológica a los sistemas tradicionales de iones de litio”, observa el Prof. An.
En consecuencia, esta investigación podría contribuir significativamente al cambio global hacia sistemas de energía limpia y resistente. Aborda las barreras clave en el almacenamiento de energía, incluidos el costo, la escalabilidad y la seguridad, especialmente en los mercados desatendidos. Al reducir la dependencia de materiales caros o peligrosos, como los utilizados en las baterías de iones de litio, esta tecnología respalda el desarrollo de una economía de baterías más sostenible y circular.
En términos prácticos, podría conducir a un acceso más amplio al almacenamiento de energía asequible. A la larga, esto podría desempeñar un papel en la mitigación del cambio climático, mejorar la equidad energética y acelerar la transición energética global.
En resumen, la tecnología propuesta de próxima generación promueve las baterías de iones de zinc de alto rendimiento a gran escala como una solución de almacenamiento de energía segura y escalable.
Más información: Heeyeon Heo et al, escalabilidad industrial de las baterías de iones de zinc: rendimiento electroquímico mejorado con electrodos de alta carga de masa en colectores de corriente de metal recubiertos de grafeno, materiales de energía avanzada (2025). Doi: 10.1002/aenm.202500261
Proporcionado por la Universidad de Dongguk
Cita: el nuevo diseño de batería de iones de zinc promueve un almacenamiento de energía industrial seguro y escalable (2025, 12 de mayo) Recuperado el 12 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-zinc-on ion-battery-safe-scalable.html
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