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Fast Rechargeable Zinc-Polymer Battery based on Ionic Liquids

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Batterie ricaricabili a basso costo e rispettose dell'ambiente per automobili

I liquidi ionici (IL) sono un'alternativa verde agli elettroliti caustici usati nelle batterie convenzionali. Degli scienziati si sono messi assieme nell'ambito del progetto POLYZION per sviluppare prototipi di batterie ricaricabili con un occhio rivolto al mercato delle automobili elettriche.

Energia

I veicoli elettrici ibridi (hybrid electric vehicles - HEV) e i piccoli veicoli completamente elettrici (EV) sono sempre più richiesti e la loro introduzione sul mercato di massa è prevista entro i prossimi 10-15 anni. La principale tecnologia commerciale per le batterie basata su nichel metalidrato (NiMH) non è in grado di soddisfare le esigenze di sempre maggiore carica e densità di energia, evidenziando così il bisogno di una soluzione innovativa. Il progetto POLYZION ("Fast rechargeable zinc-polymer battery based on ionic liquids"), finanziato dall'UE, è stato avviato per superare i problemi legati alle batterie ricaricabili allo zinco (Zn), e portare a una tecnologia superiore per batterie che si ricaricano velocemente per gli HEV e gli EV. Le due principali sfide erano l'eliminazione della cristallizzazione incontrollata sugli elettrodi (crescita dendritica) che porta a corto circuiti, e l'eliminazione dell'evoluzione del gas idrogeno durante la carica/scarica. L'utilizzo di una nuova classe di IL a basso costo, robusti e innocui per l'ambiente come elettroliti o portatori di carica ha eliminato l'evoluzione del gas idrogeno rimuovendo gli elettroliti acquosi che la causano. Sulla base di studi sugli IL, gli scienziati hanno sviluppato una coppia redox (fondamentalmente trasferimento di elettroni) reversibile e stabile per elettrodi Zn secondari (ricaricabili). I ricercatori hanno usato tecniche con impulsi ultra veloci per l'elettrodeposizione di Zn nano strutturato durante il ciclo di carica per controllare la morfologia dei nanocristalli e ridurre al minimo i corto circuiti. Gli scienziati hanno anche sviluppato nuovi elettrodi in un polimero conduttore che riduce il peso complessivo ed elimina la necessità di una membrana per separare le due metà della cella della batteria. Gli scienziati di POLYZION hanno unito il promettente Zn e gli elettrodi fatti di polimero conduttore in una cella ricaricabile che sfrutta gli IL. Anche se gli scienziati non sono riusciti a riprodurre le promettenti prestazioni ottenute in laboratorio dalla chimica della cella della batteria nei test con prototipi nell'arco temporale del progetto, i risultati sono stati paragonabili alle prestazioni di batterie piombo-acido. Quindi, la batteria Zn ricaricabile potrebbe essere un'alternativa a basso costo e rispettosa dell'ambiente alle batterie piombo-acido. I risultati del progetto dovrebbero fungere da trampolino per altri progetti collaborativi non solo relativi allo sviluppo di batterie ma anche nelle aree degli IL e dei polimeri conduttori. Simili tecnologie innovative sono molto interessanti per l'elettronica flessibile e per le celle solari.

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