Le batterie al litio-zolfo, nonostante i progressi, continuano a presentare delle limitazioni, in particolare per quanto riguarda la velocità di ricarica, che resta troppo lenta per competere con le celle agli ioni di litio, in uso anche nei veicoli elettrici. Per affrontare questa sfida, il Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology (DGIST) in Corea del Sud ha sviluppato una tecnologia capace di accelerare drasticamente i tempi di ricarica, riducendoli a soli 12 minuti.
Limiti e potenzialità delle batterie al litio-zolfo
Come detto poc’anzi, il rivale principale delle batterie al litio-zolfo sono quelle agli ioni di litio. Oggi impiegate per alimentare ad esempio i veicoli elettrici, queste batterie non sono comunque il non plus ultra del settore, visto che richiedono elevati costi di produzione, a fronte di una bassa capacità di immagazzinamento dell’energia.
Invece, grazie alle loro superiori capacità di stoccaggio dell’energia, le batterie al litio-zolfo rappresentano una promettente alternativa alle celle agli ioni di litio. Peccato che ancora oggi sono difficili da commercializzare per via della loro bassa ricarica, dovuta in particolare dalla formazione di polisolfuri di litio, composti che, migrando all’interno della batteria, degradano a sua volta l’efficienza.
Di recente però un team di ricerca del DGIST, sotto la guida del professor Jong-sung Yu, ha presentato in uno studio pubblicato sulla rivista ACS Nano una nuova tecnologia in grado di migliorare drasticamente sia la velocità di ricarica sia la capacità energetica delle batterie al litio-zolfo.
La nuova tecnologia per la ricarica completa in 12 minuti
Come riporta il sito specializzato Techxplore, il team del professor Yu ha sviluppato una tecnologia che ha alla sua base un materiale carbonioso, il quale, applicato al catodo di una batteria al litio-zolfo, permette alla batteria di mantenere una capacità energetica elevata anche in condizioni di ricarica rapida.
Tale materiale è stato sintetizzato impiegando un metodo di riduzione termica che coinvolge magnesio e ZIF-8 (una struttura metallo-organica). Ad alte temperature, il magnesio reagisce con l’azoto presente nello ZIF-8, rendendo la struttura del carbonio più stabile e robusta. Proprio grazie a questa struttura più stabile, il materiale è in grado di migliorare significativamente le prestazioni della batteria.
Secondo lo studio, la batteria sperimentata con questa innovativa soluzione ha raggiunto una capacità di 705 mAh g⁻¹, un risultato 1,6 volte superiore rispetto a quello delle tradizionali batterie al litio-zolfo. Il tutto con un tempo di ricarica di soli 12 minuti.
Inoltre, grazie al materiale sopraccitato, la formazione dei polisolfuri di litio è stata efficacemente ridotta. Di conseguenza, anche dopo 1.000 cicli di carica e scarica, la batteria ha conservato l’82% della sua capacità iniziale, dimostrando un’eccezionale stabilità a lungo termine.
Il professor Yu ha espresso ottimismo riguardo al potenziale impatto di questa ricerca, e spera che “questa ricerca acceleri la commercializzazione delle batterie al litio-zolfo e porti a soluzioni energetiche più sostenibili“.
