Hernieuwbare energiebronnen, zoals wind- en zonne-energie, zou kunnen helpen de afhankelijkheid van de wereld van fossiele brandstoffen te verminderen. Maar eerst, energiebedrijven hebben behoefte aan een veilige, kosteneffectieve manier om de energie op te slaan voor later gebruik. Enorme lithium-ionbatterijen kunnen het werk doen, maar ze lijden aan veiligheidsproblemen en beperkte beschikbaarheid van lithium. Nutsvoorzieningen, onderzoekers rapporteren in ACS' Nano-letters hebben een prototype gemaakt van een anodevrije, op zink gebaseerde batterij die gebruikmaakt van goedkope, natuurlijk overvloedige materialen.

Op waterige zink gebaseerde batterijen zijn eerder onderzocht voor energieopslag op netschaal vanwege hun veiligheid en hoge energiedichtheid. In aanvulling, de materialen die worden gebruikt om ze te maken zijn van nature overvloedig. Echter, de tot dusver ontwikkelde oplaadbare zinkbatterijen hadden dikke zinkmetaalanoden nodig, die een grote overmaat zink bevatten die de kosten verhoogt. Ook, de anoden zijn vatbaar voor het vormen van dendrieten - kristallijne projecties van zinkmetaal die zich tijdens het opladen op de anode afzetten - die de batterij kunnen kortsluiten. Yunpei Zhu, Yi Cui en Husam Alshareef vroegen zich af of een zinkanode echt nodig was. Geïnspireerd door eerdere verkenningen van "anodevrije" lithium- en natriummetaalbatterijen, de onderzoekers besloten een batterij te maken waarin een zinkrijke kathode de enige bron is voor verzinking op een koperen stroomcollector.

In hun batterij, de onderzoekers gebruikten een mangaandioxide-kathode die ze vooraf hadden geïntercaleerd met zinkionen, een waterige zinktrifluormethaansulfonaat-elektrolytoplossing en een stroomcollector van koperfolie. Tijdens het opladen, zinkmetaal wordt op de koperfolie geplateerd, en tijdens het ontladen wordt het metaal eraf gehaald, elektronen vrijgeven die de batterij van stroom voorzien. Om te voorkomen dat dendrieten zich vormen, de onderzoekers bedekten de koperen stroomcollector met een laag koolstof nanodiscs. Deze laag bevorderde een uniforme verzinking, waardoor dendrieten worden voorkomen, en verhoogde de efficiëntie van verzinken en strippen. De batterij toonde een hoog rendement, energiedichtheid en stabiliteit, behoudt 62,8% van zijn opslagcapaciteit na 80 laad- en ontlaadcycli. Het anodevrije batterijontwerp opent nieuwe richtingen voor het gebruik van waterige, op zink gebaseerde batterijen in energieopslagsystemen, zeggen de onderzoekers.