Creata in Australia, la batteria più efficiente al mondo: energia allo smartphone per 5 giorni e oltre 620 miglia per l’auto elettrica

Queste batterie hanno un impatto minore sull'ambiente e possono fornire un'intensità energetica cinque volte superiore a quella delle batterie agli ioni di litio

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Un team di ricerca australiano ha sviluppato quella che è stata definita la batteria al litio-zolfo più efficiente al mondo, che sarebbe in grado di fornire energia a uno smartphone per cinque giorni consecutivi. Gli sviluppatori australiani sostengono che la batteria, che utilizza zolfo a basso costo negli elettrodi, potrebbe anche alimentare un veicolo elettrico per percorrere oltre 620 miglia, stando alla pubblicazione dei dati sulla rivista Science Advances. I ricercatori hanno depositato un brevetto per la tecnologia, che potrebbe superare di oltre quattro volte i produttori leader di batterie, se commercializzati.

Lo zolfo ha un grande potenziale nella tecnologia delle batterie grazie alla sua elevata densità di energia. Le batterie al litio-zolfo sono in grado di immagazzinare fino a 10 volte più energia rispetto alle batterie agli ioni di litio ma perdono drasticamente la loro capacità di carica a causa del processo di carica e scarica. Il problema delle batterie al litio-zolfo è che la capacità dell’elettrodo di zolfo – il pezzo di metallo nella batteria che trasporta la corrente elettrica – è così grande che il supporto si deteriora durante i processi di carica e scarica a causa di una variazione di volume del 78%, circa otto volte superiore a quella degli elettrodi delle batterie agli ioni di litio, causando una perdita di coesione di particelle e quindi una perdita di potenza. Per superare il problema, il team ha creato legami tra particelle di zolfo per dare loro più libertà di movimento durante l’espansione e la contrazione, rendendo la batteria molto più longeva.

Le batterie al litio-zolfo potrebbero rivelare un grande potenziale se gli scienziati riuscissero a superare la loro instabilità durante i cicli di ricarica e questa ricerca segna un passo importante verso la loro piena commercializzazione. Il team ha ottenuto il sostegno di partner internazionali per portare la tecnologia sul mercato dopo ulteriori test, offrendo potenzialmente agli smartphone a bassa potenza la capacità della batteria del leggendario Nokia 3310. “La fabbricazione e l’implementazione di successo di batterie al litio-zolfo nelle automobili e nelle reti rappresenteranno la parte più significativa della catena di litio australiano del valore stimato di 213 miliardi di dollari, rivoluzioneranno il mercato australiano dei veicoli e forniranno a tutti gli australiani un mercato dell’energia più pulito e affidabile”, afferma il professor Mahdokht Shaibani della Monash University in Australia. “Il nostro team di ricerca ha ricevuto finanziamenti per oltre 2,5 milioni di dollari da governi e partner del settore internazionale per testare questa tecnologia della batteria sulle automobili e sulle reti, progetti di cui siamo molto entusiasti“.

Le batterie al litio-zolfo, grazie all’utilizzo di processi a base di acqua, hanno un impatto minore sull’ambiente rispetto agli attuali prodotti e possono fornire un’intensità energetica cinque volte superiore a quella delle batterie agli ioni di litio, che sono comunemente utilizzate per l’elettronica portatile e i veicoli elettrici. Lo zolfo è economico, abbondante e spesso il sottoprodotto di molti processi industriali, come la lavorazione del gas naturale, ma il potenziale del materiale nelle batterie deve ancora essere pienamente esplorato. Il team di Monash ha riconfigurato il design dei catodi di zolfo in modo che possano sopportare carichi di stress più elevati senza un calo di capacità o prestazioni, progettando un metodo che crea legami tra le particelle per far fronte allo stress – offrendo loro più spazio per espandersi e contrarsi – e quindi assicurare una maggiore stabilità.

Questo approccio non solo favorisce metriche ad alte prestazioni e lunga durata, ma è anche semplice ed estremamente economico da produrre, utilizzando processi a base acquosa, e può portare a riduzioni significative dei rifiuti pericolosi per l’ambiente“, sostiene il professor Matthew Hill, coautore dell’articolo. Ulteriori test sono previsti per quest’anno in Australia: molti produttori di batterie in Europa e in Cina hanno espresso interesse per il progetto, portato avanti anche presso l’Istituto Fraunhofer, in Germania, dove sono state fabbricate con successo le prime celle prototipo che sfruttano questa tecnologia.