Batterie al litio: un nuovo materiale moltiplica x10 la velocità di ricarica

Secondo i ricercatori dell’Università di Twente impiegare anodi a base di niobato di nichel potrebbe incrementare di dieci volte la velocità di carica

velocità di ricarica
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Se le batterie a ioni di litio mettono il turbo

(Rinnovabili.it) – La capacità di caricarsi rapidamente dei dispositivi d’accumulo energetico è oggi una caratteristica essenziale sia per le applicazioni stazionarie che per quelle mobili. Ecco perché la ricerca di settore si sta focalizzando su nuovi materiali per elettrodi ad alta velocità che diano uno sprint alle batterie in commercio. Tuttavia esiste spesso un compromesso tra velocità di ricarica raggiungibile e densità di energia. Gli elettrodi più promettenti per la tecnologia a ioni di litio, ad esempio, non sono in grado di adattarsi “all’ultavelocità” senza danneggiarsi o rompersi. 

Un passo avanti arriva ora dai Paesi Bassi. Qui un gruppo di scienziati dell’Università di Twente ha creato una cella agli ioni di litio in grado di raggiungere una velocità di ricarica nettamente superiore a quella dei dispositivi oggi commercio.

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Il segreto è nel nuovo materiale anodico. La scelta è ricaduta sul niobato di nichel (NiNb2O6), composto inorganico dotato di prestazioni migliori della grafite (il materiale anodico standard per le batterie al litio). Il NiNb2O6 possiede infatti la capacità di mantenere una struttura cristallina “aperta” e regolare, con canali identici e ripetuti per il trasporto ionico, anche dopo molti cicli di ricarica veloce.

La batteria con alta velocità di ricarica e 244 mAh/g di capacità

I ricercatori hanno integrato l’anodo in niobato di nichel all’interno di una cella sperimentale e ne hanno testato le prestazioni. Il risultato? Il materiale offre una ricarica ultrarapida: fino a 10 volte superiore rispetto le odierne batterie agli ioni di litio. Non solo. Si tratta di un materiale più compatto della grafite e quindi dotato di una densità di energia volumetrica più elevata, che potrebbe equivalere a versioni commerciali della cella più leggere e compatte.

Il team riferiscono anche che il nuovo materiale anodico vanta una capacità elevata, di circa 244 mAh per grammo. E poiché la variazione di volume all’interno del niobato di nichel è minima durante il funzionamento, l’81% della sua capacità viene mantenuta per 20.000 cicli. Tutto ciò senza procurare danni alla struttura, e con un processo produttivo teoricamente molto più semplice.

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Questa versione sarebbe ideale per l’accumulo in rete, in macchine alimentate elettricamente che richiedano carica e scarica rapide o nel trasporto pesante. Per utilizzarlo a bordo delle auto elettriche, invece, devono ancora essere presi alcuni accorgimenti“, spiega l’università. “Il nuovo anodo funzionerà anche per alternative al litio”. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Advanced Energy Materials (testo in inglese).

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