Nuove batterie metallo-aria migliorate aprono la strada verso un’energia più pulita
Le batterie sono tenute a svolgere un ruolo cruciale nella trasformazione del modo in cui nel prossimo futuro si andrà a generare, immagazzinare e utilizzare l’energia. Ciò è particolarmente vero per il settore dei trasporti, il maggiore utilizzatore di combustibili fossili. Tuttavia, l’attuale massima densità di energia delle batterie agli ioni di litio (Li-ion) è limitata a causa dei materiali relativi agli elettrodi, i quali si basano sull’intercalazione chimica. Una possibile soluzione di immagazzinamento dell’energia è data dalle batterie metallo-aria, le quali forniscono un’energia specifica e un ordine di grandezza maggiore rispetto alle attuali batterie agli ioni di litio. La batteria metallo-aria utilizza un anodo a base di metallo puro e un catodo esterno composto da aria. Il progetto LI-AIR CATHODES (Engineering and design of novel tailored Li-air battery cathodes), finanziato dall’UE, ha sviluppato nuovi materiali per catodi studiando il comportamento delle celle metallo-aria, tramite la spettroscopia di impedenza elettrochimica. Questo approccio ha consentito ai ricercatori di sviluppare un modello quantitativo del rapporto tra chimica dei raggi catodici, morfologia e prestazioni della cella. I partner del progetto hanno inoltre studiato la chimica e la morfologia dei prodotti di reazione al fine di approfondire la comprensione del modo migliore per creare celle con lunga durata della vita utile. In aggiunta, le batterie al sodio (Na) sono state studiate e confrontate con le batterie Li-aria. I risultati hanno incluso un modello convalidato per i processi di scarica e carica, sia per le batterie Litio-aria che per quelle Na-aria. I catalizzatori maggiormente promettenti sono stati studiati in base agli effetti chimici e morfologici, in base alle tensioni di carica/scarica delle batterie Li-ossido ricaricabili. In aggiunta, gli studi hanno rivelato una reversibilità e un ciclo di vita superiori nelle batterie Na-aria, rispetto alle batterie Li-aria. Sono state usate tecniche di microscopia per monitorare la formazione di prodotti di scarica, al fine di ottenere una migliore comprensione di questa tecnologia per lo sviluppo di prototipi. Il progetto LI-AIR CATHODES ha raggiunto numerosi risultati promettenti per le batterie Na-aria, contribuendo a creare un prototipo in grafene (leggero, economico e altamente conduttivo). Ciò andrà a vantaggio della comunità scientifica in senso ampio, in particolare per i settori relativi a chimica, fisica, scienza dei materiali ed elettrochimica.
