Una scarica ad alta corrente subito dopo la carica potrebbe riattivare il litio morto
(Rinnovabili.it) – Tempi duri per le materie prime delle batterie ricaricabili. Negli ultimi anni la crescita dell’e-mobility ha aumentato la domanda di materiali come litio, cobalto e nickel facendo crescerne il prezzo. A titolo di confronto a dicembre 2019 il carbonato di litio sul mercato cinese – il primo fornitore mondiale di litio puro al 99,9% – era venduto a 7.300 dollari per tonnellata; oggi invece i prezzi sono balzati alla cifra record di 41.925 dollari a tonnellata.
Una spirale rialzista che non dovrebbe esaurirsi a breve e che richiede nuove strategie progettuali per sostituire i materiali base o allungare la vita delle batterie ricaricabili. Una mano arriva oggi dalla ricerca condotta dal Centro d’Accelerazione Lineare del DoE americano e dall’Università di Stanford. Un gruppo di scienziati guidati dal professore Yi Cui ha trovato un modo per rivitalizzare le batterie al litio ad alta efficienza una volta raggiunto il fine vita.
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Attualmente una buona parte della ricerca di settore sta studiando nuove strategie per redensero questi dispositivi di accumulo più leggeri, durevoli, sicuri e veloci da ricaricare. Un’attenzione particolare è rivolta allo sviluppo di batterie al litio-metallo, che potrebbero immagazzinare più energia per volume o peso della tradizionale tecnologia a ioni di litio.
Entrambi i tipi di batteria utilizzano ioni Li caricati positivamente che si spostano avanti e indietro tra gli elettrodi. Nel tempo, parte del litio metallico diventa elettrochimicamente inattivo, formando depositi isolati che non si collegano più con gli elettrodi e che diminuiscono la capacità di immagazzinare energia.
“Ho sempre pensato che il litio isolato fosse dannoso, potendo degradare le prestazioni e persino provocare l’incendio delle batterie”, ha affermato Cui. “Ma abbiamo scoperto come ricollegare elettricamente questo materiale ‘morto’ con l’elettrodo negativo per riattivarlo”.
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L’idea per lo studio è nata quando Cui ha ipotizzato che l’applicazione di una tensione al catodo e all’anodo potesse far muovere fisicamente queste isole inattive tra gli elettrodi. Gli esperimenti gli hanno dato ragione. “È come un verme molto lento che spinge la testa in avanti e tira indietro la coda per muoversi nanometro dopo nanometro”, ha aggiunto lo scienziato. “In questo caso, si dissolve su un’estremità depositando materiale sull’altra. Riuscendo a mantenerlo in movimento, questo alla fine toccherà l’anodo e ristabilirà la connessione elettrica”.
I test hanno mostrato che l’aggiunta di questo ulteriore passaggio può rallentare il degrado della batteria di prova, aumentandone la durata di quasi il 30%. “Stiamo ora esplorando il potenziale recupero della capacità persa nelle batterie agli ioni di litio utilizzando una fase di scarica estremamente rapida”, ha affermato il ricercatore Fang Liu, autore principale dello studio pubblicato il 22 dicembre su Nature.