Gli scienziati acclamano una nuova batteria con una densità energetica 4 volte superiore a quella del litio

Scienziati e ingegneri del centro di ricerca tecnologica Argonne con sede negli Stati Uniti affermano di aver sviluppato una nuova batteria che, secondo loro, ha una densità energetica quattro volte superiore a quella delle batterie agli ioni di litio.

I ricercatori dell'Illinois Institute of Technology (IIT) e dell'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) affermano che la nuova batteria potrebbe alimentare un veicolo elettrico per più di mille miglia (1.600 km) e un giorno potrebbe anche essere utilizzata per alimentare le abitazioni. aerei e camion a lungo raggio.

"Il principale nuovo componente di questa batteria litio-aria è un elettrolita solido invece del solito tipo liquido", afferma Argonne in un comunicato stampa.

"ILLa chimica della batteria con l’elettrolita solido può potenzialmente aumentare la densità energetica fino a quattro volte rispetto alle batterie agli ioni di litio, il che si traduce in un’autonomia di guida più lunga”.

Larry Curtiss, illustre membro di Argonne, afferma che la batteria al litio-aria ha la più alta densità di energia prevista rispetto a qualsiasi tecnologia di batteria presa in considerazione per la prossima generazione di batterie oltre agli ioni di litio.

"Per oltre un decennio, gli scienziati dell'Argonne e altrove hanno fatto gli straordinari per sviluppare una batteria al litio che utilizzi l'ossigeno presente nell'aria", ha affermato Curtiss.

Argonne afferma che nei precedenti progetti litio-aria, il litio in un anodo di litio metallico si muove attraverso un elettrolita liquido per combinarsi con l'ossigeno durante la scarica, producendo perossido di litio (Li2O2) o superossido (LiO2) al catodo.

Il perossido o superossido di litio viene quindi scomposto nei suoi componenti litio e ossigeno durante la carica. Questa sequenza chimica immagazzina e rilascia energia su richiesta.

Argonne afferma che il nuovo elettrolita solido è composto da un materiale polimerico ceramico costituito da elementi relativamente economici sotto forma di nanoparticelle. Questo nuovo solido consente reazioni chimiche che producono ossido di litio (Li2O) allo scarico.

"La reazione chimica per il superossido o perossido di litio coinvolge solo uno o due elettroni immagazzinati per molecola di ossigeno, mentre quella per l'ossido di litio coinvolge quattro elettroni", ha affermato il chimico di Argonne Rachid Amine.

Argonne afferma che il nuovo design litio-aria è la prima batteria litio-aria che ha raggiunto una reazione a quattro elettroni a temperatura ambiente. Funziona anche con l'ossigeno fornito dall'aria dell'ambiente circostante.

La capacità di funzionare con l'aria evita la necessità di far funzionare i serbatoi di ossigeno, che secondo Argonne era un problema con i progetti precedenti.

"Con l'ulteriore sviluppo, ci aspettiamo che anche il nostro nuovo design per la batteria al litio-aria raggiunga una densità energetica record di 1200 wattora per chilogrammo", ha affermato Curtiss. "È quasi quattro volte migliore delle batterie agli ioni di litio."

Per fare un confronto, le nuove celle 4680 di Tesla hanno una densità energetica di 272-296 Wh/kg, considerata molto elevata per gli standard attuali. Con una densità 4 volte superiore, le nuove celle aprirebbero tutti i tipi di possibilità, compresi gli aerei che potrebbero volare ben oltre 1000 km con una singola carica.

Daniel Bleakley è un ricercatore e sostenitore delle tecnologie pulite con un background in ingegneria ed economia. Ha un forte interesse per i veicoli elettrici, le energie rinnovabili, il settore manifatturiero e le politiche pubbliche.