Per favorire lo sviluppo della mobilità elettrica e di reti energetiche che integrino una fetta sempre maggiore di fonti rinnovabili occorre ideare tecnologie per lo stoccaggio dell’energia più efficienti e longeve. A compiere dei progressi in questa direzione è stata un’équipe di ricercatori dell’Arizona State University.

Gli scienziati, coordinati da Dan Buttry, hanno cercato di allungare il ciclo di vita delle batterie agli ioni di litio. Questa tecnologia per lo stoccaggio dell’energia è una delle più utilizzate oggi. Le batterie agli ioni di litio alimentano le auto elettriche, i telefoni cellulari e decine di dispositivi elettronici di uso comune per via delle loro caratteristiche particolarmente vantaggiose.

Quando non sono in uso le batterie agli ioni di litio vanno infatti soggette a una perdita minima di energia rispetto ad altri sistemi per lo stoccaggio. Inoltre hanno un’alta densità energetica e non risentono dell’effetto memoria cui vanno soggetti altri tipi di accumulatori. L’effetto memoria si verifica quando le batterie vengono ricaricate di continuo quando la loro carica non è ancora completamente esaurita. Se un batteria viene ricaricata dopo aver consumato solo il 60% della sua carica energetica, può infatti accadere che il 40% della nuova energia erogata non venga riconosciuto. L’effetto memoria interessa soprattutto le batterie al nichel-cadmio e al nichel-metallo idruro.

I ricercatori americani hanno utilizzato un dispositivo noto come microbilancia ai cristalli di quarzo per misurare i cambiamenti nel film sottile che ricopre le batterie agli ioni di litio durante un ciclo completo di ricarica. Questa pellicola polimerica protegge la superficie degli elettrodi della batteria, prolungando la durata della batteria.

Gli scienziati hanno cercato di migliorare la composizione del film polimerico per rendere le batterie agli ioni di litio ancora più durature. Per conseguire questo obiettivo è stato utilizzato un elettrodo al silicio altamente performante con un elettrolita ionico liquido contenente un anione bivalente di fluorosulfanilamide.

La densità energetica della batteria è aumentata e il ciclo di vita si è allungato. La batteria ha infatti mantenuto il 75% della carica energetica anche dopo 500 cicli completi di ricarica.

Gli autori della ricerca, pubblicata sulla rivista Nature Communications, spiegano che grazie agli anodi in silicio le batterie potrebbero presto diventare 10 volte più capaci rispetto agli accumulatori basati su anodi in carbonio.

9 marzo 2015
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