Batterie, la frontiera del litio-ossigeno

0
78

Le batterie a litio-ossigeno potrebbero rappresentare la migliore alternativa agli attuali sistemi di accumulo dell’energia elettrica applicati ai dispositivi che ci accompagnano nella vita di tutti i giorni.
Questo sembra essere l’esito del lavoro di ricerca portato avanti da un gruppo di ricercatori dell’Università di Cambridge, guidati da Clare Grey.

Il team britannico è giunto alla realizzazione di un prototipo di batteria capace di offrire prestazioni migliori in termini di capacità, efficienza energetica e stabilità rispetto ai dispositivi esistenti. Seguendo l’articolo pubblicato su “Science” a riguardo, la nuova batteria garantisce anche elevati livelli di affidabilità e durata, con picchi di circa 2000 cicli di ricarica.

Attualmente le batterie più utilizzate sono quelle agli ioni di litio, che trovano applicazioni in diversi dispositivi, dai pc portatili agli smartphone. La loro struttura è costituita da un elettrodo negativo di grafite e da uno positivo realizzato con un ossido metallico.

Sono batterie di norma piuttosto leggere, con una forte tendenza a perdere capacità nel corso del tempo. A questo, si aggiunge il fatto che, a causa della bassa densità di energia che presentano, le ricariche necessarie diventano sempre più numerose nel corso del tempo.

Nuove batterie più efficienti

Le batterie al litio-ossigeno rappresentano probabilmente l’alternativa più valida al litio; sono dotate di densità energetica che può essere anche dieci volte più elevata rispetto a quest’ultime, mentre i costi e gli ingombri dei dispositivi sarebbero ridotti anche dell’80%.

Le principali problematiche mostrate da queste batterie sono legate alla bassa efficienza e alla presenza di reazioni chimiche indesiderate.

Schema di funzionamento delle batterie a litio-ossigeno (Credit: Tao Lui, Gabriella Bocchetti e Clare P. GRey)
Schema di funzionamento delle batterie a litio-ossigeno (Credit: Tao Lui, Gabriella Bocchetti e Clare P. GRey)

Per risolvere questo problema, il gruppo di ricerca inglese ha scelto di utilizzare come elettrolita per la batteria l’idrossido di litio invece del perossido di litio. Grazie all’impiego di ioduro di litio e acqua come additivi chimici, sono state efficacemente ridotte le reazioni chimiche indesiderate, rendendo di conseguenza più stabili il cicli di carica e scarica.

Altro problema storicamente associato alle batterie al litio-ossigeno era quello del gap di tensione riscontrabile tra carica e scarica, che tendeva a far ridurre l’efficienza; il gruppo di ricerca di Grey è intervenuto anche su questo punto debole, introducendo l’applicazione come elettrodo del foglio di grafene.
Questa scelta ha consentito di ottenere risultati ottimali, dato che il suddetto gap di energia si è ridotto fino a 0,2 volt.

Alessandro Mercuri

NESSUN COMMENTO