Un gruppo di ricercatori cinesi ha sviluppato una batteria a base di calcio metallico e ossigeno in grado caricarsi e scaricarsi stabilmente a temperatura ambiente e integrabile persino nelle fibre tessili
Nuovi passi avanti per il calcio metallico nel mondo dell’accumulo
(Rinnovabili.it) – Un nuova pietra miliare nel campo dell’energy storage è stata raggiunta. Un gruppo di scienziati cinesi ha creato la prima batteria calcio-aria ricaricabile in grado di funzionare per lungo tempo. Obiettivo particolarmente sfidante e da tempo inseguito. Questa tecnologia rientra nel più ampio segmento delle batterie al calcio metallico, uno dei tanti candidati a sostituire la chimica a ioni di litio e capace di offrire costi inferiori e prestazioni più elevate. Tra gli indubbi vantaggi anche quello delle materie prime: il calcio è il quinto minerale più abbondante nella crosta terrestre.
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Batterie calcio-aria, vantaggi e problemi
In questo specifico segmento, le batterie calcio-aria rappresentano in assoluto l’unità con la densità energetica teorica più alta. Tuttavia, realizzare un dispositivo reale capace di caricarsi e scaricarsi stabilmente a temperatura ambiente è sempre stato un problema. Questo perché l’anodo in calcio metallico ha un’elevata attività elettrochimica, che provoca facilmente la riduzione e la decomposizione dell’elettrolita e forma uno strato di passivazione sulla superficie dell’elettrodo. Nel contempo il catodo ad aria provoca facilmente la decomposizione ossidativa dell’elettrolita, diminuendo rapidamente anche le sue stesse prestazioni.
Trovare l’elettrolita perfetto capace di soddisfare gli elevati requisiti degli elettrodi non è stato facile ma il team cinese potrebbe avercela fatta. I ricercatori, provenienti dalla Fudan University, dalla Shanghai Jiao Tong University e dalla Zhejiang University, hanno messo a punto un nuovo elettrolita organico a base di dimetilsolfossido/liquido ionico che non solo mostra un’elevata conduttività ionica e caratteristiche elettrochimiche stabili, ma migliora anche la sicurezza generale della batteria.
700 cicli a temperatura ambiente
“La batteria calcio-ossigeno sviluppata in questa ricerca è costituita principalmente da tre parti”, scrive Li Sijia sul sito della Fudan University. “Elettrodo negativo in calcio metallico, elettrodo positivo ad aria in nanotubi di carbonio ed elettrolita organico. Il design della batteria non solo ottimizza prestazioni e costi, ma tiene conto anche della sostenibilità ambientale e dei requisiti applicativi nei dispositivi elettronici flessibili. Tra questi, l’anodo di calcio metallico non solo ha un costo inferiore, ma ha anche una capacità teorica più elevata, che favorisce il raggiungimento di una maggiore densità energetica dell’intera batteria. Allo stesso tempo, può essere ulteriormente caricato su un substrato flessibile”.
Il risultato è un dispositivo che può essere caricato e scaricato fino a 700 volte a temperatura ambiente. Il gruppo ha anche incorporato la batteria in fibre flessibili intrecciandole in un tessuto, per una nuova generazione di sistemi d’accumulo indossabili.
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