La durata delle batterie agli ioni di litio potrebbe presto aumentare grazie agli studi condotti alla Technical University di Monaco. I ricercatori tedeschi hanno fatto luce sul meccanismo che porta le batterie a invecchiare a ogni nuovo ciclo di ricarica, perdendo gradualmente la loro capacità di stoccaggio dell’energia.

La perdita progressiva della capacità di accumulare energia è il tallone d’Achille della tecnologia. Oggi le batterie agli ioni di litio con anodi in grafite sono utilizzate nelle auto elettriche, negli aerei e in una vasta gamma di apparecchi elettronici. Il loro campo di applicazione in futuro potrebbe ampliarsi ulteriormente a patto di riuscire a produrre batterie più durature ed efficienti.

Finora la scienza non era riuscita a determinare le cause dell’invecchiamento precoce delle batterie agli ioni di litio. Gli scienziati della TUM hanno messo a punto un nuovo metodo per fare luce sulla perdita della capacità di accumulo. I ricercatori tedeschi si sono avvalsi di sofisticati test elettrochimici basati sulla diffrazione dei raggi X, tecniche per la misurazione dell’impedenza e analisi per l’attivazione neutronica.

Dalla ricerca è emerso che il litio nelle batterie con ossido di cobalto-nichel-manganese diminuisce progressivamente durante i cicli di ricarica perché viene impiegato in alcune reazioni collaterali. Questo processo è strettamente influenzato dalla temperatura: a 25°C l’effetto è debole mentre a partire dai 60°C diventa più marcato.

La perdita di capacità si verifica a causa di uno strato protettivo che evita la degradazione dell’anodo, ma consuma litio. I metalli presenti sull’anodo aumentano la conduttività dello strato, accelerando la decomposizione dell’elettrolita.

Secondo gli autori grazie a questa scoperta sarà possibile allungare la durata della vita delle batterie agli ioni di litio, aggiungendo additivi in grado di accelerare la creazione dello strato protettivo o modificando la superficie catodica. I dettagli dello studio sono disponibili sulla rivista specializzata Journal of The Electrochemical Society.

19 novembre 2015
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