Baterie zinc–iod cu 6.800 de cicluri: nou electrolit cu zeolit și fier pentru stocarea energiei — NRG-IA

O echipă internațională de cercetători a dezvoltat un nou tip de electrolit pentru bateriile zinc–iod, obținând funcționarea unei celule experimentale timp de 6.800 de cicluri de încărcare și descărcare. Rezultatul, publicat pe 24 octombrie 2026 în revista științifică Nature Communications, reprezintă un progres în cercetarea bateriilor destinate stocării electrochimice a energiei, printr-o abordare care combină un material poros cu atomi metalici distribuiți individual. Noua tehnologie utilizează zeolit modificat cu atomi de fier, în combinație cu o soluție apoasă de sulfat de zinc. Materialul rezultat formează un electrolit cvasi-solid, capabil să influențeze reacțiile chimice de la ambii electrozi. În testul de durabilitate, bateria a păstrat o capacitate de descărcare de 81,2 mAh pentru fiecare gram de iod după 6.800 de cicluri, la o densitate de curent de 4 A/g, raportată la masa iodului. Cercetarea, realizată de specialiști afiliați unor instituții din Singapore, China și Taiwan, abordează una dintre dificultățile majore ale bateriilor zinc–iod: menținerea stabilității electrochimice atunci când bateria este încărcată și descărcată în mod repetat. Rezultatele sunt relevante pentru o categorie de tehnologii investigate ca alternative în stocarea staționară, unde durabilitatea, siguranța și costurile pot conta mai mult decât obținerea celei mai mari densități energetice. Bateriile zinc–iod au un avantaj important, dar reacțiile secundare le limitează performanța Bateriile zinc–iod funcționează prin reacții electrochimice reversibile în care zincul participă la procesele de la electrodul negativ, iar iodul la cele de la electrodul pozitiv. În timpul încărcării și descărcării, aceste reacții permit transformarea energiei electrice în energie chimică și recuperarea ulterioară a acesteia. Interesul pentru această chimie provine din posibilitatea utilizării unor materiale diferite de cele care domină bateriile litiu-ion. Zincul este un metal disponibil industrial, iar utilizarea electroliților apoși oferă o cale de dezvoltare a unor sisteme care evită anumite probleme asociate solvenților organici inflamabili. Aceste caracteristici fac bateriile zinc–iod interesante pentru cercetarea soluțiilor de stocare staționară. Performanța lor este însă afectată de două fenomene electrochimice importante. Primul este migrarea speciilor de poliiodură între electrozi, fenomen cunoscut în literatura științifică drept polyiodide shuttling. Acesta perturbă reacțiile dorite și poate contribui la pierderi de capacitate și eficiență. Al doilea este apariția reacțiilor secundare la electrodul de zinc, care pot afecta stabilitatea depunerii metalului și funcționarea repetată a bateriei. Electroliții cvasi-solizi au fost investigați pentru reducerea acestor probleme deoarece pot limita cantitatea de apă liberă și mobilitatea unor specii chimice. Există însă un compromis tehnologic: diminuarea conținutului lichid poate încetini transferul de sarcină la interfața dintre electrolit și electrozi, reducând performanța bateriei atunci când se solicită încărcări și descărcări rapide. Cercetătorii au urmărit să depășească acest compromis prin proiectarea unui material care să limiteze reacțiile nedorite și, simultan, să favorizeze reacțiile electrochimice necesare funcționării. Zeolitul modificat cu atomi de fier controlează reacțiile chimice din baterie Elementul central al noii tehnologii este zeolitul, un material cu structură poroasă, ale cărui proprietăți pot fi modificate pentru a interacționa selectiv cu diferite substanțe. În acest caz, cercetătorii au introdus în structura sa atomi metalici individuali, creând locuri active capabile să influențeze reacțiile dintre speciile de iod. Au fost analizate variante de zeolit modificate cu fier, cobalt, nichel și cupru. Dintre acestea, configurația care utilizează fier a oferit cele mai bune rezultate în cadrul investigațiilor prezentate în studiu. Materialul funcționează printr-o combinație de efecte catalitice și de adsorbție. Atomii metalici activi favorizează transformările electrochimice ale iodului, în timp ce structura zeolitului contribuie la reținerea speciilor care, în alte condiții, ar migra prin electrolit. Cele două mecanisme acționează împreună pentru reducerea fenomenului de transfer nedorit al poliiodurilor. Zeolitul modificat cu fier influențează și comportamentul moleculelor de apă din electrolit. Potrivit studiului, acesta contribuie la stabilizarea apei, reducerea reacțiilor secundare și depunerea mai uniformă a zincului pe electrodul negativ. O depunere uniformă este importantă pentru funcționarea repetată, deoarece neomogenitățile pot accelera degradarea și pot afecta stabilitatea electrochimică. Autorii au investigat aceste mecanisme prin calcule teoretice, spectroscopie realizată în timpul funcționării sistemului și microscopie confocală cu laser. Combinarea acestor metode a permis corelarea structurii materialului cu reacțiile chimice observate și cu performanța…