Arreglos de nanocuencas como colectores de corriente para ánodos metálicos en baterías recargables de zinc

Las baterías recargables son esenciales en la transición energética. Por un lado, son habilitadoras de la electrificación del transporte y, por otro, permiten dar estabilidad y confiabilidad a sistemas de generación basados en fuentes de energía renovables e intermitentes como la fotovoltaica y la eólica. A pesar de ser ampliamente usadas a nivel comercial, las baterías de litio presentan retos técnicos como los riesgos de incendio y el uso de materiales escasos. Entre las alternativas a las baterías de litio que eliminan los riesgos y reducen los costos se destacan las baterías acuosas recargables de zinc. Sin embargo, las baterías de zinc sufren de baja estabilidad debido a la electrodeposición irregular del zinc, que causa pérdidas de eficiencia y cortos circuitos. Para superar estas limitaciones de las baterías de zinc, este proyecto plantea el uso de nanoestructuras regulares. Se espera que estas nanoestructuras regulares causen una electrodeposición homogénea de zinc en el colector de corriente, aumentando la estabilidad de estas baterías recargables. Las nanoestructuras regulares que serán estudiadas son arreglos de nanocuencas formadas por anodización de titanio y la posterior remoción de los arreglos de nanotubos de dióxido de titanio resultantes. Esta ruta de síntesis de los arreglos de nanocuencas permite tener alto grado de control sobre la morfología del nanopatrón, lo cual permitirá estudiar el impacto de dicha morfología en el desempeño electroquímico de la electrodeposición de zinc metálico. El impacto de esta investigación se extiende a tecnologías donde las nanoestructuras metálicas son de interés más allá de las baterías, por ejemplo en el campo de las celdas solares, los dispositivos electrónicos y los nanosensores plasmónicos de sustancias de interés biológico. Más allá de la generación de nuevo conocimiento en la electrodeposición de zinc sobre arreglos de nanocuencas, este proyecto busca contribuir a la formación de talento humano en la Pontificia Universidad Javeriana y en la Universidad del Rosario a través de la vinculación activa y articulada de estudiantes de pregrado, y también busca generar espacios de socialización y discusión acerca de las baterías en el escenario colombiano acercando a la academia, la industria y la sociedad civil.