Creato un materiale catodico da olio di lavanda e zolfo in grado di aumentare le prestazioni delle batterie ricaricabili di tipo Na-S
Batterie sodio-zolfo a temperatura ambiente, migliorata la ciclicità
Il linalolo, il componente principale dell’olio di lavanda, potrebbe essere l’ingrediente segreto per far fare alle batterie sodio-zolfo a temperatura ambiente un salto di qualità. Lo rivela una ricerca Max Planck Institute of Colloids and Interfaces, in cui è stato messo a punto un nuovo materiale catodico per queste ricaricabili in grado di aumentare il numero cicli di carica/scarica.
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Come funzionano le batterie sodio-zolfo?
Le batterie sodio-zolfo (Na-S) sono un tipo di batterie a sali fusi che impiegano elettrodi a base di sodio e zolfo liquidi. Caratterizzate da alte temperature di esercizio (300–350 °C), queste unità vantano sulla carta un basso costo di capitale e un’elevata densità energetica in grado di competere con quella delle batterie a ioni di litio.
Non solo. Dal punto di vista della sostenibilità e dell’economia, il sodio rappresenta un’opzione migliore del litio per accoppiarsi con il catodo di zolfo, grazie a proprietà chimiche analoghe ma un’abbondanza naturale molto più elevata.
Le temperature elevate, tuttavia, non solo aumentano i costi di funzionamento e manutenzione, ma comportano anche gravi rischi per la sicurezza a causa degli elettrodi fusi altamente attivi. Di conseguenza, sono stati dedicati grandi sforzi per abbassare la temperatura di lavoro e sviluppare batterie Na–S a temperatura ambiente con maggiore sicurezza.
Un impegno che ha portato ad un aumento della densità energetica gravimetrica. Di contro questi prodotti soffrono oggi di una bassa capacità reversibile, autoscarica e un ridotto numero di cicli carica/scarica. La causa? La scarsa compatibilità tra elettrodi ed elettrolita e la migrazione dei polisolfuri.
Un nuovo materiale poroso nanostrutturato dalla lavanda
A migliorare le sorti di queste ricaricabili potrebbe essere il nuovo composto creato presso il Max Planck Institute of Colloids and Interfaces. Qui un gruppo di scienziati, guidati dal ricercatore Paolo Giusto, ha messo a punto un nanomateriale, stabile e denso, a partire da linalolo e zolfo.
Dotata di pori con un diametro circa 100.000 volte più piccolo del capello umano, questa struttura nanometrica intrappola i voluminosi polisolfuri, senza interferire però con il movimento degli ioni di sodio. Di conseguenza, le celle della batteria testate hanno mantenuto oltre l’80% della loro capacità di carica originale dopo 1.500 cicli di carica e scarica.
“I nanovasi di carbonio – scrive la Max Planck Society – che racchiudono lo zolfo non solo aumentano la durata di vita delle batterie sodio-zolfo, ma anche la loro capacità di stoccaggio. Poiché lo zolfo è fissato nella gabbia, è quasi completamente disponibile per la reazione. Il nuovo materiale catodico può quindi fornire più di 600 mAh/g”.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Small.
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