La placa de zinc de alta pureza se utiliza como colector de corriente anódico en baterías acuosas de ion zinc (AZIB) y se presenta como un material de grado de investigación. Se fabrica a partir de zinc con una pureza ≥99,9 %, con dimensiones de 90 × 50 mm, un espesor de 1,0 mm y una tolerancia de ±0,05 mm, lo que garantiza una alta consistencia en las condiciones experimentales. El proceso de fabricación incluye fusión al vacío para eliminar impurezas de bajo punto de fusión y gases, seguido de laminado en caliente y laminado en frío de múltiples pasadas para reducir el lingote fundido hasta el espesor objetivo; la reducción por laminado en frío se controla entre el 50 % y el 70 % para refinar el tamaño de grano. Posteriormente, se realiza un recocido de recristalización a 150–200 °C para eliminar el endurecimiento por trabajo y las tensiones internas, homogeneizar el tamaño de grano y exponer una mayor proporción del plano basal (002), que presenta una menor energía superficial y una distribución del campo eléctrico más uniforme, y que ha demostrado en la literatura científica suprimir eficazmente el crecimiento preferente de dendritas de zinc. El pulido de precisión final produce una superficie lisa similar a un espejo con una rugosidad Ra ≤ 0,5 μm, que proporciona sitios de nucleación uniformes para la deposición de zinc. Con un espesor de 1,0 mm, la capacidad de zinc por área es de aproximadamente 70 mAh/cm², lo que suministra suficiente zinc para pruebas de ciclado a largo plazo (típicamente ≥500 horas o 1000 ciclos) en celdas simétricas de zinc, celdas completas de Zn-MnO₂ o Zn-aire, sin agotamiento prematuro.

En las pruebas de baterías, este sustrato colector de corriente se utiliza para investigar parámetros clave como el sobrepotencial de deposición de zinc (típicamente -20 a -50 mV vs. Zn²⁺/Zn), la eficiencia coulómbica (idealmente ≥99,5 %) y la vida útil en ciclos. La suavidad superficial y la orientación de los granos afectan directamente la densidad de nucleación de los depósitos de zinc: un sustrato liso promueve una nucleación fina y uniforme de los granos de zinc, mientras que la exposición del plano basal (002) tras el recocido favorece el crecimiento horizontal estratificado del zinc; ambos efectos actúan sinérgicamente para reducir el riesgo de penetración de dendritas a través del separador y los cortocircuitos posteriores. Además, la reducción de defectos como los límites de grano y las dislocaciones disminuye los sitios activos para la reacción de evolución de hidrógeno (HER), elevando el sobrepotencial de evolución de hidrógeno por encima de -0,9 V (vs. SHE), lo que suprime la generación de gases y la descomposición del electrolito, uno de los principales mecanismos de fallo en las baterías acuosas de zinc. Este producto es ampliamente aplicable al montaje de celdas tipo moneda (CR2032), celdas apiladas y celdas de bolsa para investigación, y puede combinarse con varios sistemas de electrolito (por ejemplo, ZnSO₄ 2M, Zn(CF₃SO₃)₂ con aditivos de Mn²⁺ o V₂O₅) y separadores (fibra de vidrio, polipropileno) para experimentos comparativos sistemáticos, facilitando el desarrollo de tecnologías de almacenamiento de energía acuosas basadas en zinc de alta densidad energética y larga vida útil.

Especificaciones del producto

Nombre del producto: Placa de zinc de alta pureza / Lámina de zinc de grado batería

Material: Zinc puro (Zn)

Pureza: ≥ 99,9 % (contenido de zinc ≥ 99,9 %)

Dimensiones: 90 × 50 mm

Espesor: 1,0 mm

Tolerancia de espesor: ±0,05 mm

Proceso de fabricación: Fusión al vacío, laminado, recocido y pulido de precisión

Características del Producto

Sustrato de zinc de alta pureza – Fabricado con zinc de alta pureza con un nivel de impurezas controlado, el sustrato minimiza la influencia de los elementos traza en las propiedades del material y las interfaces electroquímicas, proporcionando una base de zinc consistente para aplicaciones exigentes en baterías.

Microestructura refinada y uniforme – El laminado controlado y el tratamiento térmico ayudan a refinar y homogeneizar la microestructura interna, reduciendo las variaciones dentro del material y mejorando la estabilidad estructural durante la operación prolongada.

Orientación cristalina controlada – El proceso de tratamiento térmico ajusta la estructura cristalina y la orientación preferente del material de zinc, creando características superficiales favorables para una deposición de zinc más uniforme y un comportamiento estable de la interfaz del electrodo.

Superficie pulida con precisión – El pulido de precisión proporciona una superficie de trabajo lisa y uniforme con irregularidades microscópicas reducidas, ayudando a minimizar los defectos superficiales localizados y a mantener condiciones de contacto consistentes en todo el electrodo de zinc.

Interfaz electroquímica estable – El control combinado de la pureza del zinc, la microestructura, la orientación cristalina y la condición superficial ayuda a reducir las variaciones locales en la actividad electroquímica, promoviendo reacciones interfaciales más uniformes y reduciendo la deposición localizada y las reacciones secundarias.

Diseñado para ciclado a largo plazo – La combinación de una reserva suficiente de material de zinc, una microestructura controlada y una calidad superficial estable proporciona un rendimiento fiable del material durante un ciclado prolongado, lo que hace que la placa de zinc sea adecuada para sistemas de baterías recargables basadas en zinc que requieren una operación consistente a largo plazo.

Aplicaciones

Baterías acuosas de ion zinc – La placa de zinc puede utilizarse como material de electrodo negativo en configuraciones de baterías acuosas de ion zinc, trabajando con diferentes materiales de cátodo, electrolitos y separadores para el desarrollo de baterías, la evaluación de materiales y la verificación del rendimiento.

Baterías de zinc-manganeso – Adecuada para el montaje de baterías Zn-MnO₂, la placa de zinc puede combinarse con materiales de cátodo basados en manganeso y electrolitos acuosos para evaluar diferentes formulaciones de electrodos, configuraciones de celda y condiciones de operación.

Baterías de zinc-aire – La placa puede servir como electrodo negativo basado en zinc en diseños de baterías de zinc-aire y puede cortarse o procesarse según las dimensiones de la celda requeridas, permitiendo la integración con cátodos de aire y sistemas de electrolito compatibles.

Celdas simétricas de zinc – Adecuada para la construcción de celdas simétricas Zn||Zn, la placa de zinc proporciona electrodos de zinc equivalentes para evaluar la estabilidad del electrodo y el comportamiento de ciclado a largo plazo en condiciones repetidas de deposición y extracción de zinc.

Evaluación de materiales de ánodo de zinc – La placa de zinc proporciona una plataforma de material consistente para comparar diferentes electrolitos, aditivos, tratamientos superficiales y configuraciones de electrodos, ayudando a reducir las variaciones causadas por diferencias en el material de zinc subyacente.

Montaje de prototipos de baterías y celdas – El formato de placa permite un corte y procesamiento secundario sencillo según las dimensiones de la celda, lo que la hace adecuada para celdas tipo moneda CR2032, celdas apiladas y celdas de bolsa utilizadas en el desarrollo de materiales y el montaje de prototipos de baterías.