Litio e chimica per batterie più efficienti

Uno studio recentemente pubblicato mostra come un materiale ottenuto tramite la combinazione di ossidi metallici misti e grafene possa migliorare le prestazioni degli accumulatori a ioni di litio.

Batteria

Elevata densità di energia, lunga durata e nessun effetto memoria: le batterie a ioni di litio sono il più diffuso sistema di accumulo di energia per dispositivi mobili e per l’elettromobilità. Il mondo della ricerca sta studiando materiali innovativi in modo da spingere le batterie a ioni di litio a un livello più elevato di prestazioni, sicurezza, durata e per renderle più facilmente utilizzabili in dispositivi su larga scala.

Proprio in questo contesto si inserisce lo studio del Group for Applied Materials and Electrochemistry – GAMELab del Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia del Politecnico di Torino, svolto in collaborazione con il Dipartimento di Chimica Inorganica e dei Materiali Funzionali dell’Università di Vienna, pubblicato come front cover sulla rivista “Advanced Energy Materials”.

Nuovi materiali per batterie agli ioni di litio
Micrografia ottenuta con microscopio a scansione ad alta risoluzione del materiale attivo a base di ossidi metallici misti e grafene.

“I materiali nanostrutturati per batterie Li-ione potrebbero rappresentare una soluzione ottimale. – spiega Claudio Gerbaldi, coordinatore del gruppo di ricerca GAMELab e autore principale del lavoro insieme al docente dell’Università di Vienna Freddy Kleitz – I materiali compositi a base di nanostrutture di ossidi metallici misti mesoporosi e sottilissimi multistrati bidimensionali di grafene aumentano notevolmente le prestazioni elettrochimiche delle batterie Li-ione. Nei test che abbiamo svolto, il nuovo materiale elettrodico aumenta drasticamente la capacità specifica del dispositivo, a cui si aggiunge una stabilità senza precedenti fino a 3000 cicli di carica e scarica a correnti molto alte, che superano i 1280 milliampere, mentre le attuali batterie Li-ione registrano una caduta delle prestazioni dopo circa 1000 cicli di carica”.

Il nuovo materiale è stato ottenuto tramite la combinazione di ossidi metallici misti e grafene, e ha previsto diverse fasi: partendo dalla miscelazione di rame e nichel, il composto è stato sottoposto a “nanocasting” per renderlo mesoporoso e, in un secondo momento, con il processo di spray drying si sono ottenuti sottili fogli di grafene che si avviluppano strettamente attorno alle nanoparticelle di ossido metallico misto, ottenendo così un notevole aumento della conducibilità elettronica e della stabilità meccanica.

Oggi l’utilizzo delle batterie a ioni di litio per l’e-mobility è considerato problematico dal punto di vista ecologico soprattutto per la produzione intensiva dei materiali attivi, spesso costosi e di difficile reperibilità. Piccole batterie che possono stoccare quanta più energia possibile, che garantiscano la durata più lunga possibile al minor costo possibile di produzione potrebbero garantire la loro rapida diffusione nel mercato dei dispositivi di accumulo su larga scala.

Redazione
Informazioni su Redazione 783 Articoli
La redazione di ElettricoMagazine è composta da esperti di settore e technical writers che approfondiscono i temi legati all'integrazione impiantistica e connessa, l'energia, il comfort e la sostenibilità.