I ricercatori dell'Università cinese di Hong Kong hanno utilizzato un nuovo polimero idrosolubile come agente stabilizzante. Il composto permette di aumentare la tensione, mentendo bassi i costi e la tossicità.
Gli ultimi progressi nel campo delle batterie acquose al litio
(Rinnovabili.it) – Come ottenere batterie acquose Li-ion, efficienti, poco costose ed ecofriendly? Alla domanda hanno provato a rispondere concretamente alcuni scienziati dell’Università cinese di Hong Kong. Il gruppo ha creato un’unità ad alta tensione usando un componente normalmente presente delle creme per il corpo. Ma per capire l’innovazione è necessario fare qualche passo indietro.
Le batterie acquose Li-ion sono batterie agli ioni di litio che utilizzano una soluzione salina concentrata come elettrolita per facilitare il trasferimento delle cariche tra gli elettrodi. Contrariamente al corrispettivo non acquoso – che oggi domina il mercato dell’accumulo – grazie alla natura del loro elettrolita queste unità non sono infiammabili. Di contro, il loro uso è fortemente limitato a causa di una stretta finestra di stabilità elettrochimica (1,23 volt) e una bassa densità di energia. Se realizzate con metodi convenzionali, infatti, le batterie acquose al litio possono raggiungere una tensione massima di appena 1,5 volt.
Approcci emergenti impiegano sali altamente concentrati per creare interfacce artificiali solido-elettrodo e migliorare la finestra di stabilità; tuttavia, questi metodi sollevano preoccupazioni circa i costi e la tossicità dei componenti.
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La ricerca dell’Università cinese di Hong Kong ha cercato di risolvere questo problema. Il gruppo, guidato dal professor Yi-Chun Li della facoltà di ingegneria, ha realizzato un design economico, sicuro ed ecologico che utilizza un nuovo polimero idrosolubile. Il composto si chiama polietilenglicole e oggi è già ampiamente utilizzato in creme per la pelle, dentifrici, medicine, cibi e bevande.
Questo polimero esercita un’azione stabilizzazione espandendo la finestra di stabilità elettrochimica a 3,2 volt.
La combinazione di acqua, polietilenglicole e basse concentrazioni di sale di litio fanno sì che sia i costi che la tossicità siano mantenuti relativamente bassi. E la nuova batteria ha anche dimostrato di essere stabile per oltre 300 cicli di carica. “Questo risultato di ricerca – spiegano gli scienziati – fornisce una nuova piattaforma per la progettazione di elettroliti acquosi con una grande finestra di tensione ed elevata stabilità per un accumulo energetico sicuro, economico ed ecologico”. I risultati dello studio sono stati pubblicati il 20 aprile su Nature Materials (testo in inglese).
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