La richiesta di nuove batterie non fa che aumentare e ci sono decine, forse centinaia di ricerche in tutto il mondo, per tentare di migliorare sotto molti aspetti diversi. Presso l’Università di Flinders (Adelaide, Australia), in collaborazione con un team cinese, si sta lavorando a una batteria non tossica con molte notevoli qualità.
Il progetto descrive una batteria acquosa a radicali di alluminio non tossica. Utilizza elettroliti a base d'acqua, offre resistenza al fuoco, stabilità all'aria e un potenziale di densità energetica superiore rispetto alle attuali batterie agli ioni di litio. La ricerca è stata pubblicata dal Journal of American Chemistry.
Il team ha sviluppato il primo progetto di batterie radicali all'alluminio che utilizzano elettroliti a base d'acqua ignifughi e stabili all'aria, fornendo una tensione stabile di 1,25 V e una capacità di 110 mAh g-1 per 800 cicli con una perdita di solo 0,028% per ciclo.
Il professor Zhongfan Jia, del College of Science and Engineering della Flinders University, spera di utilizzare in futuro materiali biodegradabili per lo sviluppo delle batterie soft-pack, in modo da rendere il prodotto sicuro e sostenibile.
"Le batterie agli ioni di alluminio (AIB) attirano grande attenzione perché l'alluminio è il terzo elemento più abbondante (8,1%), il che rende le AIB potenzialmente un sistema di accumulo energetico sostenibile e a basso costo”, commenta il Prof. Jia.
Di seguito l’abstract della ricerca, in traduzione
I radicali nitrossidi, come il 2,2,6,6-tetrametilpiperidil-1-ossi (TEMPO), sono tipici materiali organici per elettrodi caratterizzati da elevati potenziali redox e rapide cinetiche elettrochimiche e sono stati ampiamente utilizzati come materiali catodici nelle batterie multivalenti agli ioni metallici. Tuttavia, i TEMPO e i loro derivati non sono stati utilizzati nelle emergenti batterie ricaricabili agli ioni di alluminio (AIB) a causa della nota sproporzione e della possibile degradazione dei radicali nitrossidi in condizioni acide. In questo studio viene esaminato il comportamento (elettro)chimico de TEMPO in elettroliti organici e acquosi di acido di Lewis. Attraverso caratterizzazioni (elettro)chimiche in situ e calcoli teorici, riveliamo per la prima volta una disproporzione irreversibile della TEMPO in elettroliti organici di Al(OTf)3 che può essere indirizzata verso un processo reversibile quando si passa a un mezzo acquoso. In quest'ultimo caso, una rapida idrolisi e lo scambio di ligandi tra l'anione [Al(OTf)3TEMPO]- e l'acqua consentono la reazione redox elettrochimica reversibile della TEMPO. Questi risultati hanno portato alla prima progettazione di AIB acquosi a polimeri radicali che sono ignifughi e stabili all'aria, fornendo una tensione di uscita stabile di 1,25 V e una capacità di 110 mAh g-1 per 800 cicli con una perdita dello 0,028% per ciclo. Questo lavoro dimostra la promessa dell'utilizzo di materiali elettroattivi organici non coniugati per la realizzazione di AIB economici e sicuri che attualmente si basano su molecole organiche coniugate.
Immagine di copertina: zhengjun