Le battiere agli ioni di litio delle auto elettriche non prenderanno più fuoco e saranno più potenti grazie a uno speciale elettrolita. A metterlo a punto sono stati i ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), diretto dal Dipartimento dell’energia americano.

Gli scienziati sono riusciti a eliminare completamente i dendriti dalle batterie agli ioni di litio. I dendriti sono filamenti conduttivi molto sottili che si formano all’interno delle batterie, riducendone la durata e innescando incendi.

Oggi le batterie dei cellulari, delle auto elettriche e di decine di altri dispositivi ricaricabili sono composte da due elettrodi: una carica positiva a base di litio e una carica negativa a base di grafite. Un elettrolita che contiene la carica elettrica assicura il flusso di corrente tra gli elettrodi quando la batteria viene collegata a un circuito elettrico.

Purtroppo anche l’elettrolita impiegato contiene una soluzione a base di litio. L’interazione dell’elettrolita con l’elettrodo a base di litio causa la formazione dei dendriti. A causa dei dendriti, il flusso degli elettroni si fa più irregolare.

Per permettere alla corrente in eccesso di defluire spesso si verifica una scarica improvvisa che causa uno spreco di energia, un cortocircuito e riduce la durata della vita della batteria. Nel peggiore dei casi questo processo surriscalda la batteria a tal punto da innescare un incendio, compromettendo la sicurezza delle auto elettriche.

I ricercatori del PNNL hanno risolto il problema creando un nuovo elettrolita che non genera dendriti. L’elettrolita è stato ricavato dal difluoro di litio, un composto di silicio organico, con l’aggiunta del solvente dimetossietano. Come ha illustrato Ji-Guang “Jason” Zhang, firma principale della ricerca:

Questo nuovo elettrolita aiuta le batterie al litio a raggiungere un’efficienza del 99%, aumentando fino a 10 volte la capacità di stoccaggio rispetto alle tecnologie attuali.

Il dottor Zhang spiega che l’elettrolita permetterà di creare batterie innovative, più sicure e potenti, come le batterie al litio-zolfo, le batterie litio-aria e le batterie al litio metallico. La cella sperimentale creata dagli scienziati ha sopportato mille cicli completi di ricarica mantenendo il 98,4% della capacità di ricarica iniziale e sostenendo una carica di 4 Milliampere per centimetro quadrato.

La scoperta ha dello straordinario perché le batterie agli ioni di litio disponibili oggi sul mercato funzionano con una densità di corrente di 1 mA per centimetro quadrato o meno. Spesso inoltre vanno soggette a guasti dopo appena 300 cicli completi di ricarica.

Secondo gli scienziati questa sperimentazione fa da apripista allo sviluppo di celle ricaricabili senza anodo, in cui l’elettrolita stesso potrebbe fungere da elettrodo. Una batteria simile comporterebbe meno costi e potrebbe avere dimensioni più ridotte migliorando le prestazioni delle auto elettriche.

I ricercatori sono al lavoro per migliorare l’efficienza della tecnica. Gli scienziati al momento stanno testando una serie di additivi alternativi per ottimizzare l’elettrolita. I risultati dettagliati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature Communications.

2 marzo 2015
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