Batteria al sodio

Nuova promettente ricerca per batterie al sodio più piccole, economiche e green

La batteria al sodio priva di anodi potrebbe ridurre i costi e le dimensioni dei dispositivi di uso quotidiano
Nuova promettente ricerca per batterie al sodio più piccole, economiche e green FASTWEB S.p.A.

Nella continua ricerca di materiali per le nuove batterie, l’economico e sempre abbondante sodio sembra essere l’opzione più interessante. Ma portare questi progetti sperimentali al passo con i tempi è tutt'altro che un'impresa semplice. Un nuovo progetto della Washington University di St Louis sembra aver compiuto un promettente passo in avanti, grazie ad un sottile strato di rame che svolge il ruolo di uno degli elettrodi.

Il risultato è una batteria significativamente più piccola e meno costosa da produrre, senza comprometterne le prestazioni.

Una tipica batteria agli ioni di litio è dotata di due elettrodi, chiamati catodo e anodo, che si scambiano gli ioni in una soluzione elettrolitica quando il dispositivo viene caricato e scaricato. Per qualche tempo, gli scienziati hanno esplorato come il sodio metallico può sostituire il litio, con alcuni promettenti progressi in corso, e anche come questi progetti potrebbero essere in grado di funzionare senza la componente anodo.

"Abbiamo sempre usato la “vecchia” chimica", dice Peng Bai, che ha guidato la ricerca. “Ma il problema è stato che, con questa chimica ben nota, nessuno ha mai dimostrato che una batteria priva di anodi potesse avere una durata ragionevole. Si guastano sempre molto rapidamente o hanno una capacità molto bassa o richiedono un'elaborazione speciale del collettore di corrente."

Bai e il suo team credono di aver trovato una soluzione a queste carenze, eliminando l'anodo e incorporando invece una sottile lamina di rame. Questo si trova sul lato del collettore di corrente della batteria dove di solito è montato l’anodo, e raccoglie gli elettroni liberi mentre la batteria si scarica e li incanala nel dispositivo che viene alimentato.

Quando la batteria sperimentale viene caricata, invece degli ioni che passano dal catodo attraverso il materiale separatore all'anodo, si placcano sulla lamina di rame e si trasformano in metallo lucido e liscio. Quindi, quando la batteria si scarica, il materiale si dissolve e gli ioni vengono restituiti al catodo.

Gli scienziati sono stati in grado di osservare le prestazioni della loro batteria in tempo reale attraverso una cella capillare trasparente appositamente costruita, che ha permesso loro di individuare instabilità e la formazione di strutture fatali simili ad alberi chiamate dendriti, che causano il cortocircuito e il guasto delle batterie. Ciò ha consentito al team di apportare modifiche, come ridurre il contenuto di acqua nell'elettrolita per limitare le reazioni con il metallo alcalino sodico, che normalmente può portare a dendriti.

"Tutte le instabilità della batteria si accumulano durante il processo di lavoro", dice Bai. "Ciò che conta davvero è l'instabilità durante il processo dinamico e non esiste un metodo per caratterizzarlo. Abbiamo potuto vedere chiaramente che se non hai un buon controllo di qualità del tuo elettrolita, vedrai varie instabilità".

Dopo aver risolto questi nodi nella loro cella capillare trasparente, i ricercatori sono stati in grado di costruire una versione funzionante adeguata della loro batteria al sodio priva di anodi. Nonostante il minor costo dovuto all'uso del sodio, e le minori dimensioni dovute all'eliminazione dell'anodo, il team riporta che il dispositivo ha prestazioni simili a quelle di una tradizionale batteria agli ioni di litio.

"Abbiamo scoperto che il minimo è il massimo", ha detto Bai. "Nessun anodo è il miglior anodo."

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science Advances.

Fonte: newatlas.com
Condividi
Ebook
Sicurezza in Rete: ne sai abbastanza?
Strumenti utili, suggerimenti pratici e tutto quello che devi assolutamente sapere per proteggere davvero i tuoi dispositivi e i tuoi dati personali quando sei connesso
scarica l'ebook

Iscriviti alla
newsletter del
Digital Magazine di
Fastweb

Riceverai ogni settimana le notizie più interessanti sul mondo della tecnologia!
Iscriviti

Grazie per esserti iscritto!

Abbiamo inviato una mail all'indirizzo che hai indicato: per completare l'iscrizione alla newsletter del Digital Magazine di FASTWEB clicca sul link all'interno della mail