Batterie al calcio, cosa sono e come funzionano
(Rinnovabili.it) – Tra le alternative studiate per rimpiazzare le ricaricabili agli ioni di litio, le batterie al calcio hanno un posto speciale. Grazie all’elevata densità energetica, unitamente all’economicità e abbondanza naturale degli elementi, questa tecnologia di accumulo elettrochimico offre un’interessante area di ricerca. Ma portare questi dispositivi dal laboratorio al mercato si è dimostrato una notevole sfida. I problemi principali? Trovare un elettrolita efficiente e di materiale catodico adatto a promuovere la reazione di accumulo reversibile del Ca2+.
Una prima importante svolta per le batterie al calcio si è avuta nel 2021, quando alcuni ricercatori dell’Università di Tohoku, in Giappone, hanno messo a punto un nuovo elettrolita. Il composto in questione ha mostrato fin da subito un’ampia finestra di potenziale elettrochimico e alta conducibilità. Tuttavia la stabilità operativa a lungo termine rimaneva un problema.
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Un nuovo materiale catodico
Il team ha rimesso mano alla ricetta per superare anche quest’ultima sfida. “Per la nostra ricerca attuale, abbiamo testato il funzionamento a lungo termine di una batteria al calcio metallico con un catodo composito di nanoparticelle di solfuro di rame (CuS) e carbonio e un elettrolita a base di idruro”, afferma Kazuaki Kisu, ricercatore dell’Institute for Materials Research (IMR) dell’Università di Tohoku.
Il solfuro di rame possiede utili proprietà elettrochimiche – spiega l’ateneo in una nota stampa – e la sua struttura a strati gli consente di immagazzinare una certa varietà di cationi, tra cui litio, sodio e magnesio. E vanta una capacità teorica di 560 mAh/g, ossia 2.3 volte superiore a quella degli attuali materiali catodici per le batterie agli ioni di litio.
Attraverso tecniche particolari, Kisu e colleghi hanno creato un catodo in grado di immagazzinare grandi quantità di ioni di calcio. Se utilizzato con l’elettrolita di tipo idruro, porta alla realizzazione di una batteria al calcio con prestazioni cicliche altamente stabili. Il prototipo ha mantenuto il 92% della capacità iniziale per 500 cicli. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Advanced Science (testo in inglese).