Batterie litio-CO2 ricaricabili: il primo prototipo

Gloria Cipressi / 12 Dicembre, 2019 / Fotovoltaico

Nuovi sviluppi per quanto riguarda le batterie litio-CO2 e, in particolare, nella realizzazione di un prototipo ricaricabile: scopri di più in questo articolo

Nuovi sviluppi per quanto riguarda le batterie litio-CO2 e, in particolare, nella realizzazione di un prototipo ricaricabile.

Un gruppo di ricercatori dell’Università dell’Illinois, a Chicago, ha infatti testato una batteria al litio e biossido di carbonio, in grado di eseguire fino a 500 cicli consecutivi di carica/scarica.

Una svolta importante nelle ricerche di settore, visto che fino a questo momento non era ancora stato realizzato un prototipo litio-CO2 completamente ricaricabile: ecco quali erano state, finora, le criticità maggiori in questo campo e la soluzione proposta dei ricercatori dell’Università dell’Illinois.

Batterie litio-CO2: le criticità riscontrate

Le batterie litio-CO2 sono sistemi di accumulo di energia che hanno destato grande interesse per la loro elevata densità specifica di energia, superiore anche di 7 volte rispetto a quella delle tradizionali batterie agli ioni di litio.

Tuttavia, come accennato, la loro applicazione su larga scala non è ancora stata possibile: queste batterie, pur avendo il potenziale per immagazzinare più energia, ancora non hanno visto progressi soddisfacenti che consentissero loro di essere completamente ricaricabili.

Infatti, quando una batteria litio-anidride carbonica si scarica, produce carbonato di litio e carbonio: se il primo si ricicla durante la fase di ricarica, il secondo, invece, si accumula sul catalizzatore, producendo effetti negativi per le batterie, ovvero:

  • blocca i siti attivi del catalizzatore;
  • impedisce la diffusione dell’anidride carbonica;
  • provoca la decomposizione degli elettroliti in uno stato carico.

Batterie litio-CO2 ricaricabili: i risultati del nuovo prototipo

Dunque, come hanno fatto gli scienziati dell’Università dell’Illinois a ottenere un prototipo di batterie litio-CO2 in grado di fornire fino a 500 cicli di ricarica e scarica?

Come spiegato dai ricercatori, essi avevano la necessità di trovare dei materiali che permettessero il riciclo completo sia del carbonato di litio che del carbonio.

Così, sfruttando il disolfuro di molibdeno come catalizzatore catodico e combinandolo con un elettrolita ibrido, è stato possibile ottenere un unico composito (multicomponente) in grado di includere anche il carbonio nel processo di riciclo.

La batteria ottenuta, in questo modo, ha dimostrato una durata superiore ai 500 cicli e una capacità fissa di 500 mAh/g per ciclo, superando nettamente la miglior stabilità di ciclo registrata dalle batterie litio-anidride carbonica in precedenza.

Come spiega Amin Salehi-Khojin, professore associato di Ingegneria meccanica e industriale della UIC (University of Illinois at Chicago), “Le batterie al litio-anidride carbonica sono state una soluzione allettante per molto tempo, ma fino ad oggi non si è mai riusciti ad ottenerne una realmente efficiente. La nostra combinazione unica di materiali aiuta a creare la prima batteria litio-CO2 neutra con una maggiore efficienza e una lunga durata, che ne consentirà l’utilizzo in sistemi avanzati di accumulo di energia”.

Batterie litio-CO2 ricaricabili: nuovi scenari all’orizzonte

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Advanced Materials, per un risultato che lascia ben sperare per il futuro.

A guadagnarne, ad esempio, potrebbe essere innanzitutto il settore della mobilità elettrica, che potrebbe contare su batterie ricaricabili e molto più efficienti. In realtà, però, come sottolineato anche nell’abstract della ricerca, questo traguardo può davvero spianare la strada, in generale, all’uso dell’anidride carbonica nei nuovi sistemi di accumulo di energia.

Chiaramente, i dati emersi dal prototipo di queste batterie litio-CO2 andranno poi approfonditi tramite altri test e applicazioni specifiche, ma la soluzione proposta dai ricercatori della UIC potrebbe davvero aprire nuovi interessanti scenari nel campo dei sistemi di accumulo.

In attesa di vedere quali saranno i prossimi sviluppi, intanto le tradizionali batterie agli ioni di litio rimangono comunque, ad oggi, una delle tecnologie più diffuse ed efficienti nel settore del fotovoltaico con accumulo.

Se ti interessa approfondire questo argomento, leggi l’articolo su caratteristiche e vantaggi delle batterie al litio per fotovoltaico oppure guarda qui le nostre migliori soluzioni a catalogo per progettare un impianto FV ad elevate prestazioni.

fonti:

UIC Today

Advanced Materials

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