Un nuovo concetto potrebbe rendere possibili batterie più rispettose dell'ambiente

Un nuovo concetto di batteria in alluminio ha una densità di energia doppia rispetto alle versioni precedenti, è realizzato con materiali abbondanti e potrebbe portare a costi di produzione ridotti e impatto ambientale. L'idea ha il potenziale per applicazioni su larga scala, compreso lo stoccaggio di energia solare ed eolica. Dietro l'idea ci sono ricercatori della Chalmers University of Technology, Svezia, e dell'Istituto Nazionale di Chimica, Slovenia.

L'utilizzo della tecnologia delle batterie in alluminio potrebbe offrire diversi vantaggi, tra cui un'elevata densità energetica teorica e il fatto che esiste già un'industria consolidata per la produzione e il riciclaggio. Rispetto alle attuali batterie agli ioni di litio', i ricercatori' nuovo concetto potrebbe comportare costi di produzione notevolmente inferiori.

& quot;I costi dei materiali e gli impatti ambientali che prevediamo dal nostro nuovo concetto sono molto inferiori a quelli che vediamo oggi, rendendoli fattibili per un utilizzo su larga scala, come i parchi di celle solari o lo stoccaggio di energia eolica, ad esempio," afferma Patrik Johansson, professore presso il Dipartimento di Fisica di Chalmers.

& quot;Inoltre, il nostro nuovo concetto di batteria ha una densità di energia doppia rispetto alle batterie in alluminio che sono'stato dell'arte' oggi."

I progetti precedenti per le batterie in alluminio utilizzavano l'alluminio come anodo (l'elettrodo negativo) e la grafite come catodo (l'elettrodo positivo). Ma la grafite fornisce un contenuto energetico troppo basso per creare celle della batteria con prestazioni sufficienti per essere utili.

Ma nel nuovo concept, presentato da Patrik Johansson e Chalmers, insieme a un gruppo di ricerca di Lubiana guidato da Robert Dominko, la grafite è stata sostituita da un catodo organico, nanostrutturato, costituito dalla molecola a base di carbonio antrachinone.

Il catodo di antrachinone è stato ampiamente sviluppato da Jan Bitenc, in precedenza ricercatore ospite presso Chalmers dal gruppo dell'Istituto nazionale di chimica in Slovenia.

Il vantaggio di questa molecola organica nel materiale del catodo è che consente l'accumulo di portatori di carica positivi dall'elettrolita, la soluzione in cui gli ioni si muovono tra gli elettrodi, il che rende possibile una maggiore densità di energia nella batteria.

& quot;Poiché il nuovo materiale del catodo consente di utilizzare un supporto di carica più appropriato, le batterie possono sfruttare meglio il potenziale dell'alluminio'. Ora stiamo continuando il lavoro alla ricerca di un elettrolita ancora migliore. La versione attuale contiene cloro -- vogliamo eliminarlo," dice il ricercatore di Chalmers Niklas Lindahl, che studia i meccanismi interni che governano lo stoccaggio dell'energia.

Finora non ci sono batterie in alluminio disponibili in commercio, e anche nel mondo della ricerca sono relativamente nuove. La domanda è se le batterie in alluminio potrebbero eventualmente sostituire le batterie agli ioni di litio.

& quot;Certo, speriamo che possano farlo. Ma soprattutto possono essere complementari, garantendo che le batterie agli ioni di litio vengano utilizzate solo dove strettamente necessario. Finora, le batterie in alluminio hanno solo la metà della densità energetica delle batterie agli ioni di litio, ma il nostro obiettivo a lungo termine è raggiungere la stessa densità energetica. C'è ancora del lavoro da fare con l'elettrolita e con lo sviluppo di meccanismi di carica migliori, ma l'alluminio è in linea di principio un vettore di carica significativamente migliore del litio, poiché è multivalente, il che significa che ogni ione'compensa' per più elettroni. Inoltre, le batterie hanno il potenziale per essere significativamente meno dannose per l'ambiente," dice Patrik Johansson.