Fare batterie poco costose con materiali di scarto (forse) si può

Un team giapponese sfrutta l'entropia configurazionale per ridurre l'uso di nichel, cobalto e terre rare: ecco cosa vuol dire

La polvere con cui è creato il nuovo anodo dei ricercatori dell'università di Tohoku

Francesco Barontini

Di: Francesco Barontini

8 mag 2022 alle 08:48

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L’industria sta cercando di ridurre il costo delle batterie agli ioni di litio in molti modi. Uno di questi riguarda la possibilità di costruire accumulatori con quantità sempre minori di terre rare e metalli preziosi. Facile a dirsi, un po' meno a farsi.

Ma un gruppo di ricercatori dell’istituto per la ricerca sui materiali dell’Università di Tohoku guidato dal professor Tetsu Ichitsubo ha adottato un metodo innovativo che potrebbe portare benefici rilevanti proprio in questo senso.

La struttura cristallina

Lo studio dei ricercatori giapponesi parte dal fatto che i materiali adottati nella produzione di batterie agli ioni di litio, e in particolare per gli anodi, sono necessari per dare forma a una struttura cristallina compatibile con il passaggio di elettroni da un polo all’altro delle celle.

La composizione chimica di questa struttura può essere alterata con l’aggiunta di metalli e materie prime di diversa natura che permettono di abbassare i costi di produzione. Fino a oggi, però, la percentuale consentita di questi materiali "di riempimento" era abbastanza bassa e spingersi oltre certi valori avrebbe compromesso la struttura cristallina e, di conseguenza, le prestazioni.

Il segreto è nella casualità

E qui si sono inseriti gli scienziati del team del professor Ichitsubo, che hanno cercato il modo di incrementare il rapporto tra materiali “nobili” e materiali economici. Lo hanno trovato sfruttando l’entropia configurazionale dei materiali, che è la proprietà che hanno le varie materie di disporsi casualmente nello spazio, e sono riusciti così a creare una nuova polvere per l'anodo con una maggiore percentuale di metalli poco costosi riducendo significativamente l’uso di cobalto e nichel.

“Il nostro approccio apre alla possibilità di utilizzare materiali che al momento non sono ancora stati adottati e consentirà di ottimizzare la struttura degli elettrodi attraverso un uso più intensivo di materie economiche e facili da reperire che non interferiscano con la struttura cristallina necessaria per il corretto funzionamento delle batterie”, ha spiegato Ichitsubo. Come se non bastasse, i nuovi materiali utilizzati daranno anche la possibilità di creare batterie più sicure, aumentando la stabilizzazione dell’anodo.

Lo studio del team giapponese, ancora in una fase preliminare, si pone ora l’obiettivo di arrivare alla realizzazione su larga scala di celle in grado di garantire pari prestazioni e pari durata rispetto alle batterie tradizionali attraverso la messa a punto di formule chimiche inedite.

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