La collaborazione tra Svezia e Slovenia migliora la densità energetica di una delle più economiche proposte d’accumulo per l’era post litio
Una molecola organica sostituisce la grafite nelle nuove batterie a ioni alluminio
(Rinnovabili.it) – Le batterie ricaricabili a ioni alluminio rappresentano oggi uno dei più promettenti sostituti della tradizionale tecnologia a base di litio. A basso costo e bassa infiammabilità, questi dispositivi di accumulo offrono un’alta capacità volumetrica: l’energia immagazzinata per volume nelle batterie a ioni alluminio è superiore a quella delle altre batterie metalliche (fino a 4 volte quella del litio), con la possibilità dunque di avere unità con dimensioni ridotte ma elevata capacità.
L’uso di questa tecnologia potrebbe dunque comportare numerosi vantaggi, tra cui un’alta densità di energia teorica e, visto l’elemento principale, anche una produzione economica e una filiera del riciclo già consolidato (leggi anche Batterie all’alluminio: più economiche e sostenibili).
I precedenti progetti in questo campo avevano usato l’alluminio come anodo (l’elettrodo negativo) e la grafite come il catodo (l’elettrodo positivo). Ma la grafite fornisce un contenuto energetico troppo basso per creare celle con prestazioni sufficienti per essere utili a livello commerciale. Per risolvere il problema un gruppo di ricercatori internazionali ha messo a punto un nuovo concept. Parliamo del lavoro svolto dagli scienziati della Chalmers University of Technology della Svezia, e dell’Istituto Nazionale di Chimica in Slovenia. “I costi dei materiali e gli impatti ambientali del nostro prototipo sono molto più bassi di quelli attuali, rendendo la tecnologia fattibile per l’uso su larga scala, a livello di impianti solari ed eolici”, spiega Patrik Johansson, professore presso il Dipartimento di Fisica di Chalmers. “Inoltre, possiede una densità energetica doppia rispetto all’attuale stato dell’arte per le batterie in alluminio”.
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Il lavoro, presentato da Patrik Johansson e Chalmers, insieme a un gruppo di ricerca guidato da Robert Dominko, ha sostituito a livello del catodo la grafite con un materiale organico nanostrutturato a base di antrachinone. Il vantaggio di questo molecola è che consente la conservazione dei portatori di carica positivi dall’elettrolita, portando ad una maggiore densità di energia nella batteria.
“Poiché il nuovo materiale catodico consente di utilizzare un supporto di carica più appropriato, le batterie possono sfruttare meglio il potenziale dell’alluminio. Ora stiamo proseguendo il lavoro cercando un elettrolita ancora migliore. La versione attuale contiene cloro: voglio liberarcene”, afferma la ricercatrice di Chalmers Niklas Lindahl, che studia i meccanismi interni che regolano l’accumulo di energia. Il lavoro è stato pubblicato su Energy Storage Materials (testo in inglese)
