Batterie litio zolfo, quadruplicata la durata di vita

Un gruppo di ricercatori dell’Università del Texas ha trovato il modo per stabilizzare una delle parti più impegnative delle batterie al litio-zolfo, avvicinando la tecnologia alla fase commerciale

Batterie litio zolfo
Credits: Università del Texas

Messo a punto un nuovo metodo per evitare la crescita dendritica nelle batterie litio zolfo

(Rinnovabili) – Le batterie litio-zolfo (Li-S) sono state accolte nel settore dell’accumulo come il prossimo grande sostituto della tecnologia a ioni di litio (Li-ion). Queste unità ricaricabili vantano un’elevata energia specifica, dell’ordine di 500 Wh/kg; a titolo di confronto le batterie Li-ion raggiungono al massimo un valore di circa 250 Wh/kg. In altre parole, con una singola carica possono accumulare e fornire il doppio dell’energia. Oggi, società come Sony e OXIS Energy stanno pianificando la produzione su larga scala di tali dispositivi, tuttavia esiste ancora una grande sfida da risolvere. Le batterie litio zolfo possiedono una breve durata di vita.

Uno dei fattori chiave di questa inabilità è la crescita dendritica del litio a livello dell’anodo. Ogni ciclo di carica e scarica in una batteria litio zolfo, può causare la formazione di depositi aghiformi (dendriti) sull’elettrodo negativo. A lungo andare, i depositi distruggono l’elettrolita, intrappolando parte del litio e impedendo all’elettrodo di erogare tutta la potenza necessaria. La reazione può anche causare un corto circuito della batteria.

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Lunga vita alle batterie litio-zolfo

Un gruppo di ricercatori della Cockrell School of Engineering dell’Università del Texas ha trovato un nuovo modo per stabilizzarle. I risultati del team, pubblicati oggi su Joule (testo in inglese), mostrano come l’inserimento di uno strato artificiale nella architettura della cella possa farla durare quattro volte tanto.

“Lo zolfo è un materiale abbondante ed ecologico”, spiega Arumugam Manthiram, professore di ingegneria meccanica presso l’ateneo texano. “Inoltre non ha problemi di filiera negli Stati Uniti. Ma presenta sfide ingegneristiche. Noi siamo riusciti a ridurre il problema delle batterie Li-S per prolungarne la vita”.

Nel dettaglio, la ricerca ha impiegato uno strato contenente tellurio sopra al litio metallico dell’anodo; questo ha il compito  di proteggere l’elettrolita dal degrado e di ridurre la crescita di dendriti.

“Lo strato formato sulla superficie del litio consente far durare molto più a lungo la batteria”, aggiunge Amruth Bhargav, coautore del dello studio. Il metodo può essere applicato anche ad altre batterie ricaricabili a base di litio e sodio ed è realizzato da un semplice processo in situ, senza bisogno di pre-trattamento.

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