(Rinnovabili.it) – Sulla carta le batterie litio-zolfo rappresentano il sacro Graal dell’accumulo. Sono infatti in grado di offrire elevate densità di energia (500 Wh/kg) pur impegnando materiali sostenibili ed economici. A frenarle è un problema ingombrante: le prestazioni si attenuano rapidamente quando l’elettrodo di zolfo viene caricato ad alta velocità. La causa è del cosiddetto effetto “shuffle” del polisolfuro, da cui dipende la progressiva perdita di materiale attivo dal catodo. La conseguenza diretta? Un ciclo di vita molto ridotto.
Oggi diversi progetti di ricerca stanno tentando di superare questo limite attraverso approcci chimici e di design. Soluzioni come quella messa a punto dai ricercatori della Monash University, in Australia. Il team ha creato un nuovo intercalare per le batterie litio-zolfo che promuove un trasferimento del litio eccezionalmente veloce, ritardando contemporaneamente il movimento dei polisolfuri. E migliorando così prestazioni e durata dei dispositivi.
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“Abbiamo sviluppato uno strato intermedio nanoporoso con un’architettura dei pori ideale e una chimica superficiale che supera queste sfide”, spiega il team nella pubblicazione su Journal of Materials Chemistry A (testo in inglese). Lo strato in questione si trova al centro della batteria e mantiene gli elettrodi separati, aiutando il litio a passare da un lato all’altro. E lo fa con efficacia. “Supera i tassi di carica e scarica più lenti delle batterie al litio-zolfo della generazione precedente”, ha affermato il professor Matthew Hill.
“L’interstrato impedisce ai polisolfuri, una sostanza chimica che si forma all’interno di questo tipo di batteria, di muoversi attraverso”, ha aggiunto Ehsan Ghasemiestabanat, primo autore dell’articolo. “I polisolfuri interferiscono con l’anodo e riducono la durata della batteria”.
Grazie al nuovo intercalare il dispositivo può essere caricato e scaricato fino a 2.000 volte senza danni. “Il design della nostra batteria ad alta capacità e riciclabile è supportato anche da un’elevata efficienza coulombica (media >99,5%) e dall’utilizzo dello zolfo (∼96%) nonché da un’eccellente protezione dell’anodo di litio”.