Un legante a base di saccaride sull'elettrodo positivo aiuta a prolungare la vita di queste batterie ed avvicinarle alle applicazioni d'accumulo tradizionali
Le batterie litio-zolfo raggiungono i 100 cicli con una capacità di 700 mAh per grammo
(Rinnovabili.it) – Basta un poco di zucchero… e le batterie litio-zolfo durano di più. A scoprirlo un team di scienziati della Monash University, in Australia a lavoro su un nuovo design per questa categoria di dispositivi d’accumulo. L’accoppiata Li-S è da tempo nel mirino della ricerca energetica. Queste batterie ricaricabili offrono infatti un’elevata energia specifica (energia per unità di massa) in grado di renderle relativamente leggere ma capaci di immagazzinare fino a 5 volte l’elettricità contenuta nelle batterie a ioni di litio. Ottime performance che si sono fatte notare in passato a bordo dello Zephyr 6, l’aereo fotovoltaico senza pilota che nel 2008 segnò il primo record per volo solare più lungo e ad alta quota.
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Oggi, tuttavia, questi sistemi sono per lo più relegati nel campo della ricerca. Il problema? Una vita troppo breve. Esistono, infatti, due precisi fenomeni che portano al naturale degrado della batteria litio-zolfo: da un lato il massiccio cambiamento di volume del catodo al momento della scarica; dall’altro il cosiddetto “effetto navetta” del polisolfuro, responsabile della progressiva perdita di materiale attivo dall’elettrodo positivo e del conseguente soffocamento di quello negativo. Il team della Monash University ha risolto con successo il primo problema sviluppano, lo scorso anno, uno speciale agente legante; questo crea uno spazio extra attorno alle particelle di zolfo, permettendogli di espandersi in sicurezza durante la carica. Come risultato gli scienziati sono riusciti a portare la sopravvivenza delle batterie litio-zolfo sopra i 200 cicli. Un passo avanti notevole ma non abbastanza per la commercializzazione.
Una nuova batteria nel giro di 5 anni
Gli scienziati, prendendo spunto da uno studio del 1988, hanno introdotto nell’architettura un additivo a base di zucchero simile a una rete di copertura. L’additivo funge da legante e forma microstrutture che aiutano a regolare il comportamento dei polisolfuri. I test sulla cella sperimentale hanno mostrato che grazie al nuovo legante a base di saccaride, la capacità di circa 700 mAh per grammo è stata mantenuta per 1.000 cicli. “Quindi ogni carica dura più a lungo, prolungando la durata della batteria“, spiega il primo autore e ricercatore Yingyi Huang. “E la produzione non richiede materiali esotici, tossici e costosi”.
Il lavoro deve risolvere ancora alcuni nodi tecnici, ma la speranza del team è di riuscire a realizzare le prime batterie al litio-zolfo in Australia, “utilizzando il litio australiano“, entro circa cinque anni da oggi. lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications (testo in inglese).
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