Arrivano con un’alternativa a base di nichel al degrado delle batterie delle auto elettriche

Batterie

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21 marzo 2019, 15:01

Le batterie agli ioni di litio sono il tipo più comune di batterie che possiamo trovare nelle auto elettriche, anche se la comunità scientifica è desiderosa di trovare alternative ai loro ingredienti principali – cobalto, litio, manganese – non solo per le sfide ambientali e l’alto costo del loro utilizzo, se non per la durata e l’efficienza delle batterie.

A questo proposito, un team di scienziati statunitensi ha identificato un’alternativa per prevenire la degradazione di un materiale che si trova nel catodo delle batterie agli ioni di litio, che potrebbe portare allo sviluppo di batterie più accessibili e più performanti.

Obiettivo: sostituire il cobalto con il nichel senza degradazione delle batterie

Brookhaven National Laboratory
Gli scienziati dietro la ricerca. Photo credit: Brookhaven National Laboratory.

Il team di ricercatori del Brookhaven National Laboratory – U.S. Department of Energy – sta studiando modi per migliorare l’efficienza di quella che è già la tradizionale batteria agli ioni di litio e triplicare la densità energetica delle batterie, e sembrano aver trovato il loro tallone d’Achille: il catodo.

Come spiega Science Daily, le batterie sono composte da un anodo, un catodo e un elettrolita, e molti scienziati considerano il catodo come la sfida più grande.

Così uno degli obiettivi del team è quello di ottimizzare una classe di materiali al catodo chiamati materiali stratificati ricchi di nichel. “I materiali stratificati sono molto interessanti perché sono relativamente facili da sintetizzare e hanno alta capacità e densità di energia”, spiega l’autore dello studio Enyuan Hu.

L’ossido di cobalto e litio è un materiale stratificato che è stato usato come catodo per le batterie agli ioni di litio per molti anni. Tuttavia, nonostante la sua applicazione di successo in piccoli sistemi di stoccaggio di energia come l’elettronica portatile, il costo e la tossicità del cobalto, uno degli ingredienti principali, è un problema quando si producono batterie su larga scala.

tesla model 3

Così gli scienziati stanno studiando come sostituire il cobalto con elementi più sicuri ed economici senza compromettere le prestazioni del materiale, come quelli a strati e ricchi di nichel:

“Abbiamo scelto un materiale stratificato ricco di nichel perché il nichel è meno costoso e tossico del cobalto”, spiega Hu per Science Daily.

Ma come tutti i progressi, ci sono pro e contro. Questi materiali stratificati ricchi di nichel iniziano a degradarsi dopo molteplici cicli di carica e scarica, quindi stanno identificando la causa di questo degrado.

Per Rosa Palacín, ricercatrice presso l’Istituto di Scienza dei Materiali di Barcellona, un’altra sfida che le batterie devono affrontare oggi è legata alla produzione, soprattutto su larga scala. Come ci ha detto qualche giorno fa, tre solidi (catodo, elettrolita e anodo) devono essere assemblati successivamente in modo che ci sia un buon contatto alle interfacce, e i metodi di assemblaggio possono portare a una certa reattività.

Sarà compito della comunità scientifica trovare soluzioni alle insidie che la mobilità elettrica sta incontrando.

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