Batterie, ioni di alluminio per l’innovazione

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Una rivoluzione nel campo delle batterie e, più in generale, dell’elettronica, potrebbe arrivare a breve dall’Università di Stanford.

I ricercatori statunitensi stanno infatti lavorando da tempo ad una batteria agli ioni di alluminio, capace di essere più sicura, più duratura e meno costosa delle concorrenti attualmente in commercio.

Il nuovo dispositivo sarebbe capace di immagazzinare la stessa energia delle batterie comuni, come quelle al piombo-acido o al nichel-metallo idruro, ma avrebbe straordinarie capacità di carica, tali da permettergli di completare il processo di immagazzinamento in circa 60 secondi; oltre a questo, sembra che questa tipologia di batterie possa offrire anche cicli di vita molto più estesi.

Tra le possibili applicazioni di questi dispositivi si può ritrovare, come ovvio, la realizzazione di batterie per dispositivi mobili e portatili, ma non va trascurata anche la possibilità di impiegarli nei processi di stoccaggio di energia lungo le reti elettriche.

Le batterie agli ioni di alluminio possono rappresentare un’importante alternativa alle tradizionali soluzioni agli ioni di litio, per diverse ragioni; anzitutto, l’alluminio risulta molto più economico rispetto al litio, soprattutto per questioni di abbondanza.

Le batterie agli ioni di alluminio risultano essere oltretutto più sicure rispetto a quelle gli ioni di litio, grazie al basso grado di infiammabilità.

Il progetto della batteria agli ioni di litio è in realtà portato avanti da diverso tempo; le difficoltà nello sviluppare un adeguato sistema chimico, però, sembravano aver bloccato l’avanzata dello stesso progetto quasi definitivamente. Il problema principale, quello della degradazione rapida del catodo, è stato però risolto dal team di ricercatori americani optando per un polo tridimensionale in grafite, poroso e leggero, ma soprattutto capace di intrappolare un gran numero di ioni di Al (alluminio), così da portare a movimenti rapidi degli ioni nel materiale e a rapidi processi di carica.

Una parte del processo di realizzazione delle batterie
Una parte del processo di realizzazione delle batterie

Per realizzare l’anodo, d’altro canto, i ricercatori hanno impiegato un sottile foglio d’alluminio; combinando quindi catodo, anodo ed una soluzione ionica liquida utilizzata come elettrolita è stata ottenuta una cella di batteria, ricaricabile in poco più di un minuto sotto una densità di corrente pari a 5 ampere per grammi.

Ipotizzando quindi una capacità specifica della batteria pari ai 70 mAh (milliampere orari), questa potrà essere scaricata in poco più di 30 minuti.

La longevità delle batterie agli ioni di alluminio, come detto, è molto più estesa rispetto a quella delle batterie attualmente in commercio, potendo arrivare anche a 7500 cicli di carica senza apparenti perdite di capacità.

La densità di potenza di questa tipologia di batterie, d’altro canto, è di circa 3000 watt per chilogrammo; questo permette di assimilarle ai supercondensatori, con l’unica differenza data dal fatto che questi ultimi avranno una tensione di scarica che si riduce in maniera continua.

 Alessandro Mercuri

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