Sicurezza e alte prestazioni finalmente si ritrovano in unico dispositivo grazie al nuovo gel realizzato dall'Università del Maryland
(Rinnovabili.it) – Svolta tecnologia nel campo dell’accumulo energetico. I ricercatori dell’Università del Maryland, in collaborazione con l’Army Research Laboratory statunitense hanno sviluppato per la prima volta una batteria al litio che utilizza una soluzione di acqua salata come elettrolita raggiungendo il voltaggio necessario all’elettronica domestica e senza rischio di surriscaldamento ed esplosioni. Come spiegato nell’articolo pubblicato ieri sulla rivista scientifica Joule, i ricercatori hanno ripreso un vecchio lavoro sui dispositivi al litio con elettroliti acquosi cimentandosi nell’impresa di aumentare la tensione superiore oltre la cosiddetta “sfida dell’anodo”. La sfida in questione consiste nel riuscire a proteggere l’elettrodo positivo realizzato in litio o in grafite dalla degradazione in presenza di un elettrolita acquoso.
“In passato, se volevi un’alta energia, potevi scegliere una batteria al litio non-acquosa, ma compromettendone la sicurezza. Se preferivi invece la sicurezza, era possibile utilizzare una batteria acquosa come la idruro di nichel / metallo, ma avresti dovuto accontentarti di energie inferiori”, afferma l’autore principale dello studio, Kang Xu. “Ora, stiamo dimostrando che è possibile avere contemporaneamente accesso ad alta energia e ad alta sicurezza”.
Il merito va alla realizzazione di un nuovo gel polimerico di rivestimento degli elettrodi. Grazie alle sue caratteristiche idrofobiche, il gel “scaccia” le molecole d’acqua dalla superficie dell’elettrodo e, dopo la prima carica, si decompone formando un’interfaccia stabile che protegge l’anodo da reazioni secondarie stressanti.
“L’innovazione fondamentale è aver realizzato il gel giusto capace di bloccare il contatto tra acqua e anodo in modo in maniera che la prima non si decomponga e possa anche formare la giusta interfaccia per supportare le elevate prestazioni delle batterie”, spiega Chunsheng Wang, professore di Ingegneria chimica e biomolecolare all’Università del Maryland.
L’aggiunta del rivestimento idrofobo aumenta la sicurezza della nuova batteria rispetto ai dispositivi standard non acquosi e la densità energetica rispetto a qualsiasi altra batteria agli ioni di litio con elettrolita acquoso. Si passa da 3,0 volt (il miglior risultato raggiunto in passato) a 4,0 volt, la tensione richiesta dall’elettronica domestica. I ricercatori vorrebbero inoltre aumentare il numero di cicli a piena prestazione che la batteria può completare, riducendo nel contempo le spese materiali, dove possibile. “Adesso stiamo parlando di 50-100 cicli, ma per confrontarli con le batterie elettrolitiche organiche, vogliamo arrivare a 500 o più”.
