Gli ultimi progressi scientifici per le batterie litio-zolfo
(Rinnovabili.it) – E se anziché durare un giorno, la batteria del vostro smartphone conservasse carica per un’intera settimana? Tutto dipende dalla densità di energia, uno degli elementi più studiati nei dispositivi d’accumulo. La tecnologia agli ioni di litio domina ancora in maniera indiscussa il mercato, ma c’è già chi, da tempo, offre a livello teorico potenzialità di storage nettamente superiori. Si tratta delle batterie litio-zolfo, dispositivi ricaricabili, economici, relativamente leggeri e dall’elevata energia specifica (fino a 2.600 Wh/kg).
La maggiore densità di energia rispetto ai dispositivi tradizionali al litio e i costi ridotti, grazie alla presenza di zolfo, ne fanno un’ottima alternativa sulla carta. Per ogni pro esistono, tuttavia, dei contro che in questo caso hanno rallentato di parecchio la commercializzazione delle batterie litio-zolfo.
Il problema principale di questa tecnologia è la bassa conduttività elettrica del catodo in zolfo. E se lo zolfo è troppo “isolante”, il litio metallico sull’anodo è troppo instabile a causa della formazione di dendriti sull’elettrodo che possono a loro volta causare pericolosi corto circuiti.
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“Una batteria al litio-zolfo è ciò che la maggior parte della comunità di ricerca ritenga essere la prossima generazione dell’accumulo”, ha affermato Kyeongjae “KJ” Cho, professore di scienze dei materiali e ingegneria Cho presso l’Università del Texas. “Ha una capacità da tre a cinque volte superiore rispetto alle batterie agli ioni di litio, il che significa che se si è abituati a un telefono della durata di tre ore, sarebbe possibile utilizzarlo per 9-15 ore con una batteria al litio-zolfo”. Cho ha guidato un team di scienziati nell’elaborazione di un nuovo design in grado di risolver entrambi i problemi sopracitati.
I ricercatori hanno agito su due direzioni: da un lato hanno prodotto una sostanza di nanotubi di zolfo e carbonio per aumentare la conduttività del catodo; dall’altro hanno creato un rivestimento in nanomateriale per stabilizzare l’anodo. Nel dettaglio, il team ha scoperto il molibdeno, un metallo oggi usato nei campi più disparati, dall’aeronautica all’odontoiatria, può essere impiegato con l’aggiunta di zolfo per creare un materiale protettivo ed estremamente sottile.
“Impiegando il Li rivestito di MoS 2 come anodo e un catodo di nanotubi in carbonio 3D, otteniamo una densità di energia specifica di circa 589 Wh kg -1 e un’efficienza di Coulombic di circa il 98% per oltre 1.200 cicli a 0,5C”, spiegano gli scienziati nella pubblicazione su Nature Nanotechnology. “Il nostro approccio potrebbe portare alla realizzazione di batterie a base di metallo, sicure e ad alta densità di energia”.
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