Un’équipe di ricercatori della Rice University ha messo a punto una batteria agli ioni di litio capace di resistere a temperature elevate senza il rischio di esplosioni. La batteria, basata su un elettrolita composto da argilla, potrà essere impiegata per accumulare energia in ambienti estremi in diversi settori: dall’aeronautica spaziale all’industria dei fossili. La versatilità del materiale permetterà di realizzare batterie in diversi formati: dai film sottili alle unità energetiche su scala industriale.

La batteria agli ioni di litio a base di argilla è in grado di fornire energia elettrochimica stabile anche a temperature di 120°C. L’elettrolita realizzato in argilla riesce a mantenere un livello accettabile di consistenza fino a 150°C anche se diventa via via meno viscoso.

La sfida principale affrontata dai ricercatori americani nel corso della sperimentazione della batteria è stata l’eliminazione dell’acqua dall’argilla. Il litio tende a reagire facilmente con l’acqua. L’operazione doveva essere compiuta senza alterare la struttura dell’argilla.

Gli scienziati hanno esposto l’argilla a una temperatura di 650°C per un’ora per eliminare l’umidità. L’argilla è stata unita a una soluzione ionica a base di sali di litio in un contenitore privo di ossigeno. Il sale liquefatto agisce come una fonte di ioni di litio capace di condurre energia. I ricercatori hanno testato le batterie a diverse temperature per verificare il livello di resistenza in ambienti estremi.

Gli elettroliti organici convenzionali per precauzione non possono essere impiegati nelle batterie esposte a una temperatura di oltre 60°C perché i vapori che si formano a una temperatura di 80°C possono causare un’esplosione. Le batterie con elettroliti allo stato solido funzionano anche a temperature elevate, ma non sono in grado di offrire prestazioni elevate.

L’innovativa batteria all’argilla riesce invece a fornire corrente ad alte temperature. La tensione rimane stabile a 3 volt anche dopo 120 cicli completi di ricarica. Il prossimo passo dei ricercatori sarà riuscire a mantenere intatta la struttura dell’elettrolita in argilla al di sopra dei 150°C.

Pulickel Ajayan, prima firma dello studio, ha spiegato che oggi molte applicazioni tecnologiche necessitano di sistemi di accumulo capaci di funzionare in ambienti estremi. Pertanto bisogna investire nella ricerca di materiali innovativi concentrandosi sulla messa a punto di elettroliti versatili e resistenti. I dettagli della sperimentazione sono stati pubblicati su “ACS Applied Materials and Interfaces”, una rivista scientifica dell’American Chemical Society.

11 novembre 2015
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