Energia

Ecco la nuova super batteria che utilizza lo zucchero

Tra le molte sostanze chimiche interessanti studiate per essere impiegate nelle batterie di prossima generazione, il litio-zolfo è una di quelle con maggior potenziale, grazie alla sua capacità di immagazzinare fino a cinque volte più energia delle soluzioni agli ioni di litio di oggi. Gli scienziati in Australia hanno escogitato un nuovo progetto per questa promettente architettura che prevede l’aggiunta di zucchero per affrontare i problemi di stabilità intrinseci, una mossa che le mantiene operative per oltre 1.000 cicli.

Le batterie al litio zolfo promettono infatti capacità elevatissime, ma il loro sviluppo è stato frenato fino ad oggi da problemi relativi alla loro stabilità. Poiché l’elettrodo di zolfo positivo della batteria si espande e si contrae durante la ricarica, è soggetto a stress significativi e si deteriora rapidamente. L’elettrodo negativo, nel frattempo, viene contaminato da composti di zolfo.

L’anno scorso però un team di ricercatori della Monash University di Melbourne ha escogitato una soluzione a questo problema. Gli scienziati hanno sviluppato uno speciale agente legante che crea spazio extra intorno alle particelle di zolfo, il che significa che hanno più spazio per espandersi in sicurezza durante la ricarica. Il risultato di ciò è stata una batteria al litio-zolfo ad alta capacità in grado di sopravvivere a più di 200 cicli.

Ora gli scienziati hanno preso di mira l’altro problema, in cui l’elettrodo di litio negativo è effettivamente soffocato dallo zolfo. La svolta deriva da uno studio del 1988 che mostra come alcune sostanze a base di zucchero possono evitare la degradazione nei sedimenti facilitando forti legami tra solfuri.

L’obiettivo era quello di applicarlo a una batteria al litio-zolfo per impedire il rilascio delle catene di zolfo, chiamate polisolfuri, dall’elettrodo positivo, che tendono a viaggiare e formare accumuli sull’elettrodo negativo. Il team ha introdotto un additivo a base di zucchero nell’architettura dell’elettrodo, che funge da legante e forma microstrutture simili a ragnatele, che aiutano a regolare il comportamento dei fastidiosi polisolfuri. Una cellula sperimentale che trasportava l’additivo di zucchero ha dimostrato una capacità di circa 700 mAh per grammo, che è stata mantenuta per 1.000 cicli.

Ci sono ancora alcuni nodi da appianare prima che le batterie al litio zolfo siano integrate negli smartphone e nei veicoli elettrici, ma la speranza è che quando lo faranno consentiranno loro di essere utilizzati per periodi molto più lunghi, o su distanze molto maggiori, tra una ricarica e l’altra. I ricercatori affermano che la loro tecnologia ha il potenziale per immagazzinare da due a cinque volte l’energia delle batterie al litio di oggi e, con questo nuovo studio, ritengono di aver fatto un passo fondamentale verso il suo uso nel mondo reale.