Grazie ad un nuovo design i ricercatori della Monash University hanno realizzato una batteria al litio metallico e zolfo che utilizza meno Li, immagazzina più energia per unità di volume e dura più a lungo
Gli ultimi progressi delle batterie litio-zolfo
(Rinnovabili.it) – Buone nuove per le batterie litio-zolfo. Un team di ingegneri della Monash University, in Australia, ha realizzato un nuovo rivestimento polimerico e nanoporoso per il lito che ha migliorato significativamente la durata di questa classe di accumulatori. Una modifica che potrebbe portare a ricaricabili capaci di immagazzinare grandi quantità di energia a costi ridotti. Ma per comprenderne l’innovazione è utile compiere qualche passo indietro.
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Batterie Li-S, vantaggi e svantaggi
Le batterie Litio-Zolfo sono una classe di batterie al litio metallico che impiegano quest’ultimo materiale a livello dell’anodo e lo zolfo al catodo. I loro punti di forza? Sono relativamente leggere e dotate di un’elevata energia specifica. Si parla di circa 550 Wh/kg mentre le batterie a ioni di litio raramente superano i 260 Wh/kg. Nonostante siano già state utilizzate nella pratica – sono state impiegate ad esempio per alimentare l’aereo solare Zephyr-6 nel lontano 2008 – oggi si scontrano con diversi nodi tecnici che ne frenano la commercializzazione su larga scala.
I principali problemi della chimica litio-zolfo sono i cambiamenti strutturali che si verificano negli elettrodi. Durante la scarica, il catodo di zolfo si espande quando prodotti solidi (principalmente Li2S o Li2S/Li2S2) precipitano sulla sua superficie, mentre l’anodo al Li metallico si contrae a causa dell’ossidazione/rimozione (stripping) del litio. I processi opposti si verificano durante la carica. Il risultato è il consumo dei materiali interni e la crescita in alcuni casi di dendriti che possono provocare cortocircuiti.
Uno “scudo” poroso
Declan McNamara ricercatore della Monash Engineering ha affermato d’aver trovato una misura per aumentare il numero di volte in cui la batteria può essere utilizzata. Il segreto consisterebbe in un sottile rivestimento polimerico sul litio che proteggere l’elemento dal rapido decadimento o da eventuali guasti, aumentando la durata dei cicli. “Il polimero contiene minuscoli fori di dimensioni inferiori a un nanometro – un miliardesimo di metro – che consentono agli ioni di litio di muoversi liberamente bloccando al contempo altre sostanze chimiche che potrebbero attaccarlo”, spiega Mcnamara. “Il rivestimento funge anche da impalcatura per il litio e lo aiuta a caricarsi e scaricare ripetutamente […] Questo rivestimento è un passo avanti verso batterie litio-zolfo altamente efficienti e facili da produrre”. La ricerca è stata pubblicata su Advanced Sustainable Systems (testo in inglese).
