Batterie: litio addio, benvenuti sodio e potassio?

Siamo vicini a mettere da parte il costoso litio per le batterie? I ricercatori dell’Universitá di Bristol hanno sviluppato batterie agli ioni di sodio e potassio ad alte prestazioni utilizzando cellulosa proveniente da fonti sostenibili.

Gli scienziati del Bristol Composites Institute hanno sviluppato una nuova strategia controllabile unidirezionale per la modellazione dei rivestimenti di anodi e catodi che può ottimizzare le prestazioni elettrochimiche delle batterie senza litio di prossima generazione sostenibili e disponibili su larga scala. Il documento è pubblicato sulla rivista Advanced Functional Materials.

C’è una domanda in rapida crescita per lo stoccaggio di energia sostenibile, etico e a basso costo. Ciò è dovuto in parte alla spinta verso lo sviluppo di sistemi di trasporto alimentati a batteria, per lo più sostituendo i motori a benzina e diesel con veicoli elettrici, ma anche per dispositivi portatili e per grandi sistemi di immagazzinaggio energetico legato alle incostanti fonti energetiche rinnovabili. Attualmente queste tecnologie si basano in gran parte su batterie agli ioni di litio.

Le batterie hanno due elettrodi e un separatore, con quello che viene chiamato un elettrolita tra di loro che porta la carica. Ci sono diversi problemi associati all’uso del litio per queste batterie, incluso l’accumulo di metallo all’interno dei dispositivi che può portare a cortocircuiti e surriscaldamento.

Le alternative al litio, come le batterie al sodio e al potassio, storicamente non si sono comportate altrettanto bene in termini di prestazioni in termini di velocità e capacità di utilizzarle molte volte. Questa prestazione inferiore è dovuta alle dimensioni maggiori degli ioni sodio e potassio e alla loro capacità di muoversi attraverso gli elettrodi di carbonio porosi nelle batterie.

Un altro problema associato al litio è che non puó essere facilmente smaltito alla fine del ciclo di vita, poiché utilizzano materiali non sostenibili. Inoltre, il litio viene estratto in paesi come Cile, Bolivia e Argentina. Questa attività mineraria è molto distruttiva per ambiente e struttura sociale.

Il lavoro presso l’Università di Bristol nel Bristol Composites Institute, pubblicato su Advanced Functional Materials e in collaborazione con l’Imperial College, ha sviluppato alcuni nuovi materiali per elettrodi di carbonio basati su un sistema di modellazione dei rivestimenti degli elettrodi che utilizza il ghiaccio. Questi materiali sono composti da aerogel, dove i nanocristalli di cellulosa (una forma di cellulosa di dimensioni nanometriche) vengono formati in una struttura porosa utilizzando cristalli di ghiaccio che vengono fatti crescere e poi sublimati. Questo lascia grandi canali all’interno della struttura che possono trasportare i grandi ioni sodio e potassio.

È stato dimostrato che le prestazioni di queste nuove batterie agli ioni di sodio e potassio superano molti altri sistemi comparabili e utilizzano un materiale di origine sostenibile: la cellulosa.

Questa tecnologia spiazzerebbe completamente quella basata sugli ioni di litio, attualmente la più utilizzata per le batterie degli autoveicoli con degli smartphone. Questo renderebbe completamente inutili i miliardi investiti negli impianti per la costruzione delle batterie al litio, attualmente in corso di realizzazione. Inoltre necessiterebbe la ridefinizione della tecnologia del trasporto elettrico in della conservazione energetica mostra generazione. Ecco la critica che muoviamo verso le attuali politiche ecologiche: sono troppo in anticipo e non tengono conto che il settore non è ancora sufficientemente maturo per poter investire su larga scala. Si rischia di distruggere miliardi di investimenti in beni inutili.