Batterie a ioni di alluminio: ultraveloci e con una vita da 250mila cicli

Un nuovo design catodico 3D a base di grafene fa compiere un balzo in avanti alle prestazione delle batterie ricaricabili in alluminio

Batterie a ioni di alluminio
Foto di Emilian Robert Vicol da Pixabay

I progressi tecnologici delle batterie a ioni di allumino

(Rinnovabili.it) – Le batterie a ioni di alluminio sono una delle tante soluzioni dell’energy storage che aspirano ad usurpare il trono alle ricaricabili tradizionali. A basso costo, sicure e con un’alta densità di potenza (1060 Wh / kg contro il limite di 406 Wh / kg degli ioni di litio), le batterie agli ioni di alluminio offrono vantaggi significativi rispetto la tecnologia di accumulo oggi in commercio. Allo stesso tempo, ciò che le favorisce (lo ione trivalente Al+++) costituisce anche il principale svantaggio tecnologico. Oggi la ricerca di settore deve risolvere ancora diverse sfide, a partire dalla breve vita di questi dispositivi e dalla riduzione della capacità energetica a cui vanno incontro. Per risolvere questi problemi, un gruppo di ricerca guidato da Gao Chao, professore nel Dipartimento di Scienze e Ingegneria dei Polimeri dell’Università di Zhejiang in Cina, ha proposto un nuovo design per il catodo della batteria, l’elettrodo le cui prestazioni, in questo caso, determinano i difficoltà sopracitate.

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Come funziona questa tecnologia? In maniera pressoché identica a quella a ioni di litio: gli ioni di alluminio forniscono energia fluendo dall’elettrodo negativo della batteria, il catodo, all’elettrodo positivo, l’anodo. Durante la ricarica, gli ioni di alluminio ritornano sull’anodo.

L’approccio scelto prevede di utilizzare nell’architettura catodica film di grafene (strato monoatomico di atomi di carbonio) assemblati in maniera da realizzare una struttura tridimensionale. L’assemblaggio ordinato degli strati di grafene porta a una struttura altamente orientata, contenente al suo interno una rete di canali di conduzione ionica.

Il procedimento, spiegano i ricercatori, è in grado di soddisfare i requisiti richiesti alle batterie a ioni di alluminio, regalando a questi dispositivi alte prestazioni a velocità record. Nel dettaglio il nuovo design catodico – battezzato con il nome di “trihigh tricontinuous – 3H3C” – ha permesso agli scienziati di allungarne considerevolmente la vita, mantenendo sopra il 91% delle capacità originali dopo 250mila cicli di carica /scarica. Fino a ieri il valore più alto mai raggiunto erano stati i 7.500 cicli della batteria all’alluminio-grafite della Stanford University. La nuova pila dell’Università di Zhejiang mostra anche una capacità senza precedenti ad alta velocità di carica e un’ampia gamma di temperature di funzionamento: da meno 40° a 120° C). I risultati dello studio sono stati pubblicati sul numero di Science Advances del 15 dicembre 2017.

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6 Commenti

  1. A me sembra qualcosa di favoloso, incredibile. Ma ci sarà sicuramente il rovescio della medaglia, dato che ne parlate senza toni trionfalistici. Costano troppo? Inquinano? Qualcosa ne impedisce la commercializzazione?

    • Ci sono ancora diversi nodi da sciogliere, a partire dalla necessità di diminuire i costi di produzione trovando un elettrolita più economico.
      La Redazione

  2. la potenza per KG e’ raddoppiata, quindi se risolvono gli ultimi problemini dovtemmo avere automobili elettriche con autonomie di 500/700 km, e allora si comincia a ragionare…..

  3. ottimo, se le lobby non ne rallentano l’evoluzione il problema dell’autonomia e tempi di ricarica sono alle spalle, ma parallelamente va sviluppata l’infrastruttura dei distributori e la produzione e stoccaggio da fonti rinnovabili, dai che ce la si fa……

  4. è proprio questo il problema! le lobby, con cui lo stato è coinvolto, dove prenderebbe altrimenti più di un’euro al litro di tasse su gasolio e benzina, per cui non illudiamoci troppo, le tecnologie ci sono anche per fare il triplo dei km che fanno ora le auto elettriche, quello che stanno studiando è in quale modo sopperire alla mancanza dei guadagni(miliardi di euro ogni anno) sul carburante

  5. la phinergy ha in produzione un apila alluminio aria da 8kwh/kg ricaricabile, attualmente viene impiegata su aereo elettrico trimotore siemens da 256kw di potenza per ogni motore, la compagnia si chiama eviaton e l’aereo con batteria da 900 kwh , porta 9 passeggeri per 650 miglia ad un altezza di 3000mt, credo che per interessi commerciali, dovremo sorbirci il litio fino a che non abbiano rientrato i soldi investiti.

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