Sviluppato un nuovo catodo senza cobalto per batterie agli ioni di litio

Superate le instabilità termiche e chimico-meccaniche dei catodi a base di nichel. Il merito è di un gruppo di ricercatori in California e quattro laboratori USA

catodo senza cobalto
Photo by David Ballew on Unsplash

Fabbricato un catodo senza cobalto stabile per oltre 1000 cilci ad alte temperature

(Rinnovabili.it) – Le batterie agli ioni di litio più diffuse sul mercato impiegano quantità preziose di cobalto. L’elemento può arrivare fino al 4,3% del peso della batteria, dal momento che costruisce il componente principale di diversi catodi efficienti. Ma con un prezzo oggi sui 50.000 euro/Ton e una filiera che non brilla per etica, è facile capire perché il comparto stia cercando alternative più sostenibili.

Una mano arriva oggi da un gruppo di ricercatori negli Usa, che ha creato un nuovo catodo senza cobalto per le batterie a ioni di litio. Il come lo spiegano in questi giorni su Nature (testo in inglese). Il team, composto da scienziati dell’Università della California a Irvine e esperti di 4 laboratori del DoE, ha essenzialmente trovato un modo per superare le instabilità termiche e chimico-meccaniche dei catodi a base di nichel.

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Un nuova chance per il nichel

Il nichel è da sempre uno dei materiali chiave delle ricaricabili moderne. Tuttavia creare catodi focalizzati su questo elemento non è mai stata un’impresa facile. Da un lato può offrire precisi vantaggi, come un aumento della capacità dell’elettrodo. Dall’altro, tuttavia, la sua scarsa tolleranza al calore può portare all’ossidazione dei materiali della batteria, alla dispersione termica e persino all’esplosione. 

I ricercatori hanno cercato di affrontare questi problemi “sporcando” il nichel con HE-LMNO, una fusione di metalli di transizione. “Attraverso una tecnica che chiamiamo ‘doping ad alta entropia’, abbiamo fabbricato con successo un catodo stratificato privo di cobalto, dotato di una tolleranza al calore estremamente elevata e di stabilità su cicli ripetuti di carica e scarica”, ha affermato professor Huolin Xin, tra gli autori della pubblicazione. Nel dettaglio, la struttura è in grado di resistere a più di 1.000 cicli e temperature elevate, il che lo rende paragonabile a catodi con contenuto di nichel molto inferiore. “Questo risultato risolve i problemi di sicurezza e stabilità su lungo periodo, relativi ai materiali delle batterie ad alto contenuto di nichel, aprendo la strada ad applicazioni commerciali su vasta scala”.

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