Sviluppato un elettrolita solido a base di polimeri che può auto-guarire dopo un danno e che può anche essere riciclato senza l'uso di prodotti chimici aggressivi o alte temperature
(Rinnovabili.it) – Batterie al litio, prima tecnologia di accumulo al mondo ma ancora in lotta con problemi importanti. Uno di questi è il rischio di sviluppare cortocircuiti elettrici interni che possono provocare esplosioni e incendi. Ma oggi un team di ingegneri dell’Università dell’Illinois spera di aver trovato la soluzione definitiva: un nuovo elettrolita solido che potrebbe non solo migliorare la sicurezza della tecnologia a ioni di litio ma anche rendere questi dispositivi autorigeneranti.
Come spiegano gli stessi ricercatori, quando le batterie al litio attraversano più cicli di carica e scarica, sviluppano minuscole strutture ramificate di litio solido chiamate dendriti; queste hanno la capacità di ridurre la durata della batteria, provocare hotspot e cortocircuiti elettrici e talvolta diventano abbastanza grandi da perforare le parti interne causando reazioni chimiche esplosive tra gli elettrodi e i liquidi elettrolitici. Ecco perché ormai da diversi anni la ricerca di settore sta cercando di sostituire gli elettroliti liquidi con materiali solidi come ceramiche o polimeri. Tuttavia, molti di queste nuove alternative sono elementi rigidi e fragili che determinano uno scarso contatto con gli elettrodi e conduttività ridotta.
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“I polimeri solidi a conduzione ionica sono un’opzione per lo sviluppo di elettroliti non liquidi“, ha spiegato Brian Jing, ricercatore e coautore dello studio pubblicato sul Journal of American Chemical Society. “Ma le condizioni di temperatura elevata all’interno di una batteria possono sciogliere la maggior parte dei polimeri, causando nuovamente dendriti e guasti”. Per affrontare questo problema, i ricercatori hanno sviluppato un elettrolita polimerico reticolato in cui il punto di collegamento incrociato può subire reazioni di scambio e scambiare i filamenti di polimero. Contrariamente ai polimeri lineari, queste reti diventano più rigide con il riscaldamento. Inoltre, possono essere facilmente scomposti e risolidificati in una struttura reticolare dopo un eventuale danno, ripristinano la conducibilità.
“Questo nuovo polimero mostra anche la straordinaria proprietà: sia la conduttività che la rigidità aumentano con il riscaldamento, effetto che non si vede negli elettroliti polimerici convenzionali”, ha sottolineato Jing.
“La maggior parte dei polimeri richiedono acidi forti e temperature elevate per essere abbattuti”, ha dichiarato il professore di scienza e ingegneria dei materiali Christopher Evans. “Il nostro materiale si dissolve in acqua a temperatura ambiente, rendendo il processo molto efficiente dal punto di vista energetico ed ecologico”.
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