Basta un po' di sale e le batterie litio-aria durano molto di più
Ricercatori cinesi hanno trovato il modo di allungare la vita a questi accumulatori, che hanno densità energetica quadrupla
Le batterie litio-aria hanno un grosso limite: la breve durata. Se degradassero più lentamente e sopportassero un numero maggiore di cicli di carica e scarica, sarebbero molto più performanti delle batterie agli ioni di litio tradizionali, perché possono immagazzinare molta più energia a parità di peso.
È proprio sulla durata che si è concentrato il lavoro di un team di scienziati cinesi dell'Istituto di Chimica e Fisica della città di Dalian, che ha lavorato in collaborazione con la locale Maritime University. I risultati sembrano incoraggianti. Scendiamo nel dettaglio.
Tutti i problemi legati all'ossigeno
Il problema della vita breve delle batterie al litio-aria sta nel fatto che gli ioni caricati positivamente si dissolvono spostandosi verso il catodo, che ha struttura porosa ed è attraversato dall'aria. Durante le fasi di carica, l'ossigeno presente nell'aria viene rilasciato e gli ioni di litio vengono ridotti a litio metallico, che si deposita sull'anodo creando un effetto noto come sovratensione, che rallenta le reazioni elettrochimiche e abbassa la conduttività.
Inoltre, i pori del catodo tendono a essere ostruiti dalla decomposizione dell'elettrolita, ancora una volta a causa dell'ossigeno presente nella batteria. Così le batterie litio-aria perdono la maggior parte delle prestazioni già dopo pochi cicli. E qui si torna al team di ricercatori cinesi.
Il trucco del sale
Il lavoro degli scienziati di Dalian ha messo a punto una batteria litio-aria aggiungendo un sale di ioduro di imidazolo come catalizzatore e mediatore redox. L'aggiunta di questo inedito ingrediente consente di migliorare le prestazioni e la durata della batteria perché aiuta il trasferimento di elettroni all'ossigeno accelerando le reazioni e riducendo drasticamente il fenomeno della sovratensione del catodo citato in precedenza.
Inoltre, le reazioni innescate dal sale aiutano a creare una pellicola ultrasottile ed estremamente stabile sull'anodo. Questa pellicola impedisce il contatto diretto tra l'elettrolita e la superficie del litio, riducendo la decomposizione dell'elettrolita stesso e prevenendo reazioni collaterali indesiderate. In questo modo, si stabilizza l'anodo e si aumenta la vita della batteria.
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