Scoperto come allungare di 10 volte la vita delle batterie

Degrado della batteria addio. In Arabia Saudita, i ricercatori della King Abdullah University of Science and Technology hanno scoperto una tecnologia che permette alle batterie di durare fino a dieci volte di più delle attuali.

Questa tecnologia, in particolare, combatte la perdita di prestazioni dell'anodo, che è l’elemento chiave intorno al quale ruotano l'immagazzinamento e il rilascio di energia nelle celle durante i cicli di carica e scarica. Il segreto sta nel solfato di zinco. Vediamo perché.

L'acqua fa male

Come detto, in una batteria agli ioni di litio, l’anodo è il componente che accumula energia. Durante i cicli di carica e scarica, all’interno della cella c'è il passaggio degli ioni di litio tra i due elettrodi ma, contemporaneamente, avvengono anche alcune reazioni chimiche non volute (dette parassite), che vanno a intaccare le proprietà dell’anodo, forzando la batteria di immagazzinare sempre meno energia.

Una delle cause di questa perdita di efficienza è da imputare alla presenza di acqua libera all’interno delle celle. Acqua che - ricordiamo - è un componente di alcuni elettroliti liquidi. Lo studio dei ricercatori sauditi dimostra come la presenza di solfato di zinco riduca la quantità di acqua libera e, di conseguenza, contenga lo svilupparsi di reazioni chimiche incontrollate.

Una batteria per auto elettriche con tecnologia cell-to-pack

Foto di: Xiaomi

“I nostri risultati evidenziano l’importanza del ruolo dell’acqua nella chimica delle batterie. Le molecole d’acqua non hanno legami forti con altre molecole e questo permette loro di interagire più facilmente con le altre molecole presenti all’interno delle celle. Alcune di queste interazioni sono dannose e vanno a rovinare l’anodo”, ha spiegato Husam Alshareef, a capo del dipartimento per le energie rinnovabili e le tecnologie di accumulo di energia dell’università.

Vari solfati per vari tipi di batterie

Si è scoperto che il solfato di zinco stabilizza i legami dell’acqua libera andando a creare quella che i ricercatori chiamano “colla d’acqua”, una sostanza che cambia la dinamica delle molecole d’acqua all’interno delle batterie e che riduce i danni che possono creare.

Gli studi condotti dal team guidato dal professor Alshareef si sono concentrati sul solfato di zinco, ma si è scoperto che anche altri solfati possono avere gli stessi effetti positivi. Questo significa che aggiungendo sali di solfato nelle batterie si potrà allungare la vita delle stesse a prescindere dalle chimiche utilizzate.

Gli elettroliti a base acquosa contrastano meglio il rischio di incendio delle batterie

Inoltre, questa soluzione si dimostra particolarmente efficace con le cosiddette batterie all’acqua, che sfruttando elettroliti a base acquosa (appunto) garantiscono standard di sicurezza nel controllo delle fughe termiche e nel rischio di incendio altissimi. Allungare la vita utile di questo tipo di accumulatori (aspetto che fino a oggi ha rappresentato il maggior limite di sviluppo e diffusione) consentirà a questa tecnologia di trovare numerose applicazioni. È considerata particolarmente adatta per i sistemi di accumulo.

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