I ricercatori della Drexel University, istituto americano con sede a Philadelphia, sono riusciti a stabilizzare una batteria al litio-zolfo portandone la vita utile a 4.000 cicli. Lo hanno fatto utilizzando delle nanofibre in carbonio per rivestire il catodo, come spiegato in un documento pubblicato su Communications Chemistry.

Questa scoperta è particolarmente interessante perché permetterebbe alle batterie litio-zolfo di trovare applicazione in campo automobilistico. Hanno elevata densità energetica e sono relativamente facili da produrre, vista la diffusione dello zolfo, materiale che è anche facile da lavorare. Fino ad oggi, il limite maggiore di questo tipo di accumulatori ha riguardato però la durata media, con veloce decadimento delle prestazioni.

Record di durata

Così spiegano i ricercatori statunitensi: “Si sa che i carbonati usati per l’elettrolita reagiscono negativamente con il catodo di zolfo, portano alla formazione di polisolfuri intermedi durante le fasi di carica e scarica e, di conseguenza, innescano un rapido degrado delle batterie al litio-zolfo. Ma il particolare trattamento applicato durante i nostri esperimenti evita proprio la formazione di questi polisolfuri intermedi, mantenendo le prestazioni abbastanza costanti nel tempo per la bellezza di 4.000 cicli”.

“Per quanto ne sappiamo – spiega Rahul Pai, dottorando che ha partecipato alla studio – è la prima volta che si riesce a stabilizzare una batteria al litio-zolfo in questo modo e ci auguriamo che questa scoperta dia avvio a nuove ricerche”. Tra le aziende più attive in questo campo la Lyten, che sta lavorando in collaborazione con il governo USA.

La batteria al litio zolfo Lytcell EV di Lyten

Una scoperta inaspettata

La professoressa Vibha Kalra, a capo del team che ha condotto la ricerca, aveva già sperimentato varie soluzioni per arrivare ad aumentare la durata delle batterie al litio-zolfo, ma si era sempre concentrata sull’elettrolita. Questa volta, invece, ha affrontato il problema da un altro punto di vista, intervenendo sul catodo, in modo che potesse funzionare con elettroliti già adottati sulle normali batterie agli ioni di litio. Ed ecco l’idea: confinare lo zolfo all’interno del catodo intrappolandolo con nanofibre in carbonio ed evitando così la formazione di quei polisolfuri intermedi che portano al decadimento delle prestazioni.

“Quando abbiamo avviato la sperimentazione – ha spiegato la professoressa Karla – abbiamo notato qualcosa di inaspettato. Tanto che abbiamo svolto 100 prove identiche per essere sicuri di quello a cui stavamo assistendo. Il catodo di zolfo reagiva estremamente bene a ogni ciclo, mantenendo intatte le prestazioni. Abbiamo impiegato un anno prima di arrivare ad essere sicuri che la nostra batteria potesse arrivare a 4.000 cicli. Significa avere un accumulatore che garantisce una vita media di 10 anni”. 

Altri istituti stanno lavorando per allungare la vita media delle batterie al litio-zolfo. Tra le tante soluzione allo studio anche quella che usa il grafene italiano.