Ecco la batteria litio-aria che batte gli ioni di litio

2 anni fa

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Nuovi passi avanti per la batteria litio-aria grazie alla ceramica nanostrutturata

(Rinnovabili.it) – Ha superato i 1.000 cicli di carica-scarica offrendo un’elevata capacità di immagazzinare l’energia. E oggi punta non solo a raggiungere le ricaricabili a ioni litio ma a superarle di quattro volte. Parliamo della nuova batteria litio-aria con elettrolita solido, realizzata dall’IIT dell’Argonne National Laboratory, negli Stati Uniti.

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

Raggiunta una reazione a 4 elettroni

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. Il segreto? Impiegare un nuovo elettrolita solido: un materiale polimerico ceramico e nanostrutturato, costituito da elementi relativamente poco costosi. Questo polimero 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”, spiega il chimico Rachid Amine. E più elettroni immagazzinati significano ovviamente maggiore quantità di energia accumulata.

Il progetto dell’IIT ha realizzato la prima batteria litio-aria che ha raggiunto una reazione a quattro elettroni a temperatura ambiente. E la cella di test 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 1200 Wh per chilogrammo”, ha affermato lo scienziato Larry Curtiss. “È quasi quattro volte superiore a quella delle batterie agli ioni di litio”. La ricerca è stata pubblicata su Science (testo in inglese).