Una batteria senza metalli più ecologica e sostenibile I ricercatori della KAUST hanno sviluppato una batteria con un elettrolita contenente cationi di ammonio ed elettrodi a base di carbonio
Un team di scienziati della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), in Arabia Saudita, ha spiegato in un articolo pubblicato su Angewandte Chemie International Edition di aver realizzato una batteria senza metalli a basso costo e ad alta efficienza. Si tratta di una batteria ricaricabile a cationi di ammonio che potrebbe rappresentare un’alternativa più ecologica e sostenibile alle più diffuse batterie a base di ioni metallici.
Le batterie agli ioni di metallo, come quelle agli ioni di litio, attualmente dominano sul mercato e rappresentano promettenti soluzioni di accumulo di energia per una vasta gamma di applicazioni: veicoli elettrici, telefoni, tablet e laptop. Tuttavia, queste batterie soffrono di problemi ambientali ed economici a causa della loro forte dipendenza da metalli non rinnovabili, che ne minacciano la disponibilità a lungo termine. Inoltre, la loro tossicità e infiammabilità possono essere pericolose e dannose per l’ambiente.
In precedenza, ci sono stati tentativi di sviluppare batterie senza metalli e la tecnologia basata sui cationi di ammonio risulta tra le più interessanti per risolvere i problemi ambientali e di sostenibilità in quanto si tratta di composti facili da realizzare e da riciclare. Purtroppo, per loro natura gli ioni NH4+ tendono a ridursi in idrogeno e ammoniaca, impedendo alle batterie di raggiungere il loro pieno potenziale. Inoltre, si dissolvono facilmente negli elettroliti.
Il team della KAUST ha messo a punto un approccio che potrebbe risolvere entrambi i problemi. Nello specifico, gli ingegneri hanno sviluppato una batteria senza metalli ad alta efficienza combinando un elettrolita contenente cationi di ammonio con elettrodi a base di carbonio. Più precisamente, si tratta di un catodo in grafite e un anodo in PTCDI, un colorante organico semiconduttore.
Insieme ai cationi di ammonio, i ricercatori hanno impiegato anche ioni esafluorofosfato (PF6−) come portatori di carica negativa e hanno sfruttato la capacità della grafite di accogliere in modo reversibile questi anioni all’interno dei suoi strati per creare una batteria a “doppio ione”. In questo dispositivo, cationi e anioni si inseriscono simultaneamente nel loro elettrodo corrispondente durante i cicli di carica e vengono rilasciati nell’elettrolita durante i cicli di scarica. “Abbiamo progettato un elettrolita che è sia antiossidante che antiriduttivo, selezionando una serie di solventi resistenti all’alta tensione e tenendo conto anche della sua stabilità di riduzione”, ha affermato il postdottorato Zhiming Zhao.
Dai primi test la batteria a doppio ione ha superato gli analoghi esistenti a base di ioni di ammonio con una tensione operativa record di 2,75 volt. “Ora è possibile sviluppare batterie a ioni non metallici ad alta energia in grado di competere con quelle a ioni metallici”, ha aggiunto Zhao. Attualmente i ricercatori stanno lavorando per migliorare le prestazioni della batteria in modo da avvicinarsi ad applicazioni su larga scala. “Stiamo esplorando materiali anodici con una capacità maggiore, che è fondamentale per migliorare la densità energetica”, ha concluso Zhao.
La vera svolta ci sará quando non serviranno accumulatori per l’energia, ma si riuscirá a svilupparla all’occorrenza.
Sembra un pò un'avventura alla Watly. Chissà come mai questi materiali rinnovabili non vengono recuperati, ma smaltiti in modo nebuloso, e che nessuno ancora ha voluto fare chiarezza? La soluzione è una sola, se si vuoloe veramente fare qualcosa: diminuire drasticamente l'utilizzo di apparecchi con queste alimentazioni, ma è un discorso da suicidio.
sviluppo molto interessante, ma si manca di parare del rapporto peso/potenza. Inoltre dobbiamo rilevare un errore concettuale: i metalli (anche quelli rari) sono tutti perfettamente rinnovabili, poiché non perdono le loro proprietà. Non è così invece per le molecole organiche.