Da un team di ricercatori dell’Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC) arriva un’innovazione che potrebbe rappresentare una svolta nelle tecnologie di stoccaggio dell’energia rinnovabile e nelle celle energetiche per veicoli elettrici: una batteria al litio-idrogeno che utilizza l’idrogeno gassoso come catodo e il litio metallico come anodo.
Batteria al litio-idrogeno, la “terza via” per le celle rinnovabili
Negli ultimi anni, l’idrogeno è emerso come una risorsa promettente nel campo delle energie rinnovabili, grazie alle sue proprietà elettrochimiche stabili ed economiche.
Tuttavia, le attuali batterie a idrogeno utilizzano principalmente l’H2 come catodo, e ciò limita la gamma di tensione a cui queste batterie possono operare, tra 0,8 e 1,4 volt. Tutto ciò porta a una ridotta capacità di accumulo di energia, e quindi a una bassa applicabilità nel settore industriale.
Secondo il sito di informazione Rinnovabili, esistono già diverse alternative, come le batterie protoniche agli ioni di idrogeno o le batterie metallo-idrogeno, considerate possibili sostitute delle batterie metallo-aria.
A queste si aggiunge ora la nuova tecnologia sviluppata da questo team di ricercatori: una batteria caratterizzata da un anodo in litio metallico, uno strato di diffusione del gas rivestito di platino come catodo a idrogeno e un elettrolita solido noto come LATP.
Alta densità energetica e una migliore efficienza
Secondo i test effettuati, attraverso quest’innovativa configurazione questa batteria è in grado di raggiungere una densità energetica teorica di 2.825 wattora per chilogrammo (Wh/kg), con una tensione operativa stabile di circa tre volt. A titolo di paragone, la batteria al litio-metallico ricaricabile del progetto di ricerca europeo SOLiDIFY raggiunge una densità di 1.070 wattora.
Un altro aspetto importante di questa nuova batteria è l’efficienza di ciclo (o RTE, round-trip efficiency), che è pari al 99,7% secondo quanto riportato nell’articolo su Angewandte Chemie International Edition. Questo significa che la batteria perde pochissima energia durante i cicli di carica e scarica.
Per rendere la batteria ancora più sicura, economica e facilmente producibile, il team ha sviluppato una versione senza anodo pre-installato, il che significa che la batteria non necessita di litio metallico preesistente. In questo caso, il litio viene depositato durante il ciclo di carica a partire da sali di litio, come LiH2PO4 e LiOH.
Ma cosa cambia rispetto alle altre? Oltre a mantenere i vantaggi della batteria al litio-idrogeno, questa particolare configurazione “consente una placcatura e una rimozione efficienti del litio con un’efficienza coulombiana del 98,5%. Inoltre, funziona stabilmente anche a basse concentrazioni di idrogeno, riducendo la dipendenza dall’accumulo di H₂ ad alta pressione”, fa sapere Interesting Engineering.
Grazie alla sua innovazione, questa batteria potrebbe trovare impiego non solo nei sistemi di stoccaggio dell’energia rinnovabile, ma anche nei veicoli elettrici, garantendo tempi di ricarica più rapidi e una maggiore durata. Inoltre, le sue potenzialità potrebbero rivoluzionare anche l’industria aeronautica, favorendo lo sviluppo di aerei a lunga autonomia e a zero emissioni.
