Altro passo in avanti per la realizzazione pratica delle batterie allo stato solido realizzate con litio e zolfo. Ecco il risultato dell’ultima ricerca condotta da un’università americana, che ha sviluppato un nuovo materiale per renderle addirittura autoriparabili.
Il team sta lavorando inoltre per far avanzare ulteriormente la tecnologia delle batterie allo stato solido al litio-zolfo migliorando la progettazione delle celle e ampliando il formato delle celle.
Batterie al litio-zolfo, il nuovo materiale per renderlo autoriparabile
Un team guidato da ingegneri dell’Università della California a San Diego ha sviluppato un nuovo materiale catodico per batterie allo stato solido al litio-zolfo. Grazie ad esso, ora sono elettricamente conduttive e strutturalmente autoriparabili.
Pubblicato sulla rivista Nature, questo team, guidato da ricercatori del Sustainable Power and Energy Center della UC San Diego ha sviluppato un nuovo materiale catodico: un cristallo composto da zolfo e iodio.
Inserendo molecole di iodio nella struttura cristallina dello zolfo, i ricercatori hanno aumentato drasticamente la conduttività elettrica, rendendo il materiale 100 miliardi di volte più conduttivo dei cristalli costituiti da solo zolfo.
Per convalidare l’efficacia del nuovo materiale catodico, i ricercatori hanno costruito una batteria di prova e l’hanno sottoposta a ripetuti cicli di carica e scarica. La batteria è rimasta stabile per oltre 400 cicli, mantenendo l’87% della sua capacità.
Cosa sono le batterie al litio-zolfo
Non sai cosa sono le batterie allo stato solido al litio-zolfo? Sono un tipo di batteria ricaricabile costituita da un elettrolita solido, un anodo in litio metallico e un catodo in zolfo.
Queste batterie possono diventare un’alternativa superiore alle attuali batterie agli ioni di litio, poiché offrono una maggiore densità di energia e costi inferiori. E hanno il potenziale di immagazzinare fino al doppio dell’energia per chilogrammo rispetto alle tradizionali batterie.
Ma a livello di sviluppo, le batterie allo stato solido litio-zolfo non sono facili, a causa del catodo di zolfo. Cattivo conduttore di elettroni, il catodo di zolfo subisce anche una significativa espansione e contrazione durante la carica e la scarica, portando a danni strutturali e ad una diminuzione del contatto con l’elettrolita solido.
Col nuovo materiale scoperto dagli scienziati, che possiede addirittura un basso punto di fusione di 65 gradi Celsius (149 gradi Fahrenheit), il catodo può essere facilmente rifuso dopo che la batteria è stata caricata. Una caratteristica importante per affrontare il danno cumulativo che si verifica nel caso di ripetute operazioni di carica e scarica.
E anche se resta ancora molto da fare per fornire una batteria allo stato solido valida, il loro lavoro rappresenta decisamente un passo significativo.
Se vuoi saperne di più su questo studio, ti suggeriamo la lettura del paper originale pubblicato su Nature:
- Jianbin Zhou, Manas Likhit Holekevi Chandrappa, Sha Tan, Shen Wang, Chaoshan Wu, Howie Nguyen, Canhui Wang, Haodong Liu, Sicen Yu, Quin R. S. Miller, Gayea Hyun, John Holoubek, Junghwa Hong, Yuxuan Xiao, Charles Soulen, Zheng Fan, Eric E. Fullerton, Christopher J. Brooks, Chao Wang, Raphaële J. Clément, Yan Yao, Enyuan Hu, Shyue Ping Ong & Ping Liu, Healable and conductive sulfur iodide for solid-state Li–S batteries, Nature (2024), DOI: s41586-024-07101-z.
