Bottiglie riciclate e un processo chimico low cost sono gli ingredienti segreti per creare anodi in nanosilicio da usare nelle batterie al litio
(Rinnovabili.it) – Nella produzione dei dispositivi di energy storage, gli scienziati stanno testando letteralmente qualsiasi materiale. Anche i rifiuti. Non sorprende quindi più tanto sapere che all’Università della California di Riverside, gli ultimi progressi nel campo delle batterie al litio si sono ottenuti grazie al riciclo del vetro. Un team di ingegneri dell’ateneo sta, infatti, impiegando vecchie bottiglie in vetro ed un processo chimico low cost per creare anodi di nanosilicio per pile ad alte prestazioni.
Come spiegano nel paper pubblicato sulla rivista Nature, nonostante la diffusione dei programmi di riciclaggio, ogni anno miliardi di bottiglie di vetro finiscono in discarica. Gli scienziati si sono chiesti se non fosse possibile sfruttare il biossido di silicio delle bottiglie per ottenere direttamente nanoparticelle di silicio ad alta purezza. “Abbiamo iniziato con un prodotto di scarto diretto verso la discarica per creare le batterie che stoccano più energia, si ricaricano più velocemente, e sono stati più stabili rispetto alle pile a bottone commerciali”, spiega Changling Li tra gli autori del lavoro.
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Batterie al litio: meglio gli anodi in silicio
A differenza di quelli convenzionali in grafite, gli elettrodi in silicio possono memorizzare fino a dieci volte più energia. Tra tutti i materiali impiegati per realizzare gli anodi, il silicio dimostra infatti sia la più alta capacità gravimetrica che volumetrica. Inoltre ha una tensione di scarica relativamente bassa, oltre ad essere il secondo elemento per abbondanza sulla crosta terrestre. Purtroppo l’alterazione del volume durante i cicli di carica/scarica delle batterie, li rende particolarmente instabili. Una delle possibilità per superare tali inconvenienti è rappresentata dall’uso di silicio nano-strutturato che permette all’anodo di assorbire lo stress associato alle ripetute ricariche.
La nanotecnologia incontra il riciclo del vetro
Il team ha personalizzato la ricetta: per creare gli anodi ha utilizzato un processo in tre fasi che coinvolge il riciclo del vetro. Gli scienziati hanno frantumato e macinato le bottiglie fino ad ottenere una povere bianca, successivamente sottoposta a riduzione per trasformare il biossido di silicio in silicio nano-strutturato. Quindi, le nanoparticelle sono state rivestite in carbone per migliorarne la stabilità e le proprietà di immagazzinamento dell’energia. Il risultato è stato una batteria agli ioni di litio in grado di immagazzinare quattro volte più energia dei dispositivi tradizionali. Una sola bottiglia di vetro, evidenziano i ricercatori, è sufficiente a creare centinaia di pile a bottone al alte prestazioni.
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