Cerca e trova immobili

AvanTIUna nuova batteria litio-aria che supera quelle agli ioni di litio

13.03.23 - 08:00
Ideata una batteria litio-O2 con elettrolita solido che ha una densità di energia quattro volte superiore alle ricaricabili tradizionali
AvanTI
Una nuova batteria litio-aria che supera quelle agli ioni di litio
Ideata una batteria litio-O2 con elettrolita solido che ha una densità di energia quattro volte superiore alle ricaricabili tradizionali

I ricercatori dell’Illinois Institute of Technology e dell’Argonne National Laboratory (che fa parte del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti) hanno sviluppato una batteria litio-aria con elettrolita solido che promette percorrenze incredibili tra una ricarica e l’altra. Si tratta di autonomie tali da poter trovare applicazione anche in campo aeronautico o su mezzi pesanti che hanno bisogno di percorrere lunghe tratte senza doversi fermare a una colonnina.

Le batterie litio-aria sono dispositivi elettrochimici che utilizzano l’ossigeno nell’aria al livello del catodo per donare elettroni al litio. Teoricamente, questa tecnologia può portare a celle elettrochimiche con la massima energia specifica possibile ma, dal punto di vista pratico, il loro ciclo di vita rimane limitato. La stabilità è infatti generalmente ostacolata da reazioni chimiche parassitarie che coinvolgono l’ossigeno reattivo. Inoltre, con gli attuali design delle celle, molti elettroliti acquosi rischiano nel tempo di evaporare.

Oggi, invece, gli scienziati dell’Argonne hanno trovato un modo per realizzare una batteria litio-aria non solo stabile ma anche dotata di elevata densità di energia impiegando un nuovo elettrolita solido al posto di quello liquido usato finora. L’elettrolita solido è fatto di un materiale polimerico ceramico e nanostrutturato, costituito da elementi relativamente poco costosi, che consente reazioni chimiche che producono alla scarica ossido di litio (Li2O) anziché perossido di litio (Li2O2) o superossido (LiO2), come avviene nei design con elettrolita liquido.

“La reazione chimica per il superossido o il perossido di litio coinvolge solo uno o due elettroni immagazzinati per molecola di ossigeno, mentre quella per l’ossido di litio coinvolge quattro elettroni. E più elettroni immagazzinati significano ovviamente maggiore quantità di energia accumulata”, ha spiegato il chimico Rachid Amine.

La prima batteria litio-aria realizzata dai ricercatori dell’IIT e dell’Argonne ha raggiunto una reazione a quattro elettroni a temperatura ambiente, mantenendo le prestazioni costanti sfruttando l’ossigeno presente nell’aria circostante, quindi senza dover usare serbatoi per immagazzinare il gas come accadeva invece in molti dei progetti precedenti che esploravano le potenzialità di questo tipo di batterie. Inoltre, la nuova batteria litio-aria con elettrolita solido ha superato un altro limite intrinseco a questo tipo di accumulatori, ovvero la durata. La cella di test, infatti, ha superato 1.000 cicli di carica e scarica rimanendo stabile.

“Con l’ulteriore sviluppo, prevediamo che il nostro nuovo design per la batteria al litio-aria raggiunga anche una densità energetica record di 1.200 Wh per chilogrammo. È quasi quattro volte superiore a quella delle batterie agli ioni di litio”, ha affermato lo scienziato dell’Argonne Larry Curtiss. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science.

Entra nel canale WhatsApp di Ticinonline.
COMMENTI
 
NOTIZIE PIÙ LETTE