Batterie agli ioni di alluminio: una prospettiva più economica degli ioni di litio

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Batteria ioni di alluminio via Scientific Reports
Batteria ioni di alluminio via Scientific Reports
Batteria ioni di alluminio via Scientific Reports
Batteria ioni di alluminio via Scientific Reports

È un team dell’università cinese di Beijing di Scienza e Tecnologia a proporre un’ennesima alternativa agli ioni di litio: la loro ricerca evidenzia una valente soluzione per sfruttare gli ioni di alluminio nella concezione di batterie dalla buona densità e dal costo competitivo.

Di per sé fra ioni di litio e di alluminio per una batteria non cambia molto in termini di meccanismo di funzionamento: in entrambi i casi sono gli ioni a viaggiare attraversando ora l’anodo ora il catodo (i “poli”) nelle fasi di carica/scarica.

Il litio è però disponibile in natura in quantità relativamente limitate e per questo i ricercatori di tutto il mondo hanno iniziato a cercare altre strade come gli ioni di magnesio, sodio e, per l’appunto, alluminio.

I Cinesi definiscono la loro batteria agli ioni di alluminio “super valente grazie alle buone densità di energia trasmessa nelle fasi di scarica e ricarica, con scarso decadimento dopo i primi 100 cicli: anche senza entrare nel merito, troppo complesso, delle cifre e delle formule chimiche, grazie ad un catodo in ossido di vanadio (VO2) la batteria Al-ion si è mostrata capace di prestazioni notevolmente superiori rispetto ai tentativi fatti in passato.

Ciò che interessa della formula agli ioni di alluminio è la prospettiva d’impiego potenzialmente molto ampia grazie ai costi ridotti, alla facilità di produzione e la sicurezza di esercizio.

Questo malgrado le attuali capacità energetiche e ciclo di vita non siano ancora competitive: tuttavia le batterie che usano ioni appartenenti a metalli multivalenti (come alluminio e titanio) hanno la caratteristica di trasferire più di una carica in una coppia di ossido-riduzione (cioè durante il trasferimento di elettroni da elemento donatore, riducente, ad uno ricevente, ossidante), cosa invece impossibile per gli ioni di litio. La facoltà di trasferire in una singola reazione due elettroni invece che uno (quindi più energia in minor tempo) lascia presagire che sia possibile realizzare, una volta trovate le formule corrette, dispositivi di accumulo dell’energia ad alta capacità ed a rapida ricarica.

Ottimizzando i materiali impiegati per la costruzione del catodo, la sua struttura e gli elettroliti, i ricercatori cinesi sono convinti che realizzare una batteria agli ioni di alluminio commercializzabile sia realistico: i risultati conseguiti con il catodo in vanadio indicherebbero un nuovo approccio da seguire, documentato dall’equipe nel documento pubblicato su Scientific Reports come “A new cathode material for super-valent battery based on aluminium ion intercalation and deintercalation“.

 

 

Andrea Lombardo

Fonte: Scientific Reports

 

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