Il nuovo design garantisce una maggiore durata delle batterie in alluminio
"Questo nuovo concetto di batteria agli ioni di alluminio mostra il potenziale di un sistema di accumulo di energia di lunga durata, economico e altamente sicuro"
Le batterie su larga scala per l'immagazzinamento a lungo termine dell'energia solare ed eolica sono fondamentali per l'integrazione di fonti energetiche abbondanti e rinnovabili nella rete elettrica degli Stati Uniti. Tuttavia, mancano tecnologie di batterie sicure e affidabili per sostenere la spinta verso un'energia sostenibile e pulita. Ora, i ricercatori che hanno riferito in ACS Central Science hanno sviluppato una batteria agli ioni di alluminio (Al-ion) a basso costo e rispettosa dell'ambiente che potrebbe fare al caso loro.
Le batterie agli ioni di litio (Li-ion) sono presenti in molti comuni dispositivi elettronici di consumo, tra cui utensili elettrici e veicoli elettrici. Queste batterie sono onnipresenti grazie alla loro elevata densità energetica. Tuttavia, il litio è proibitivo per i grandi sistemi di batterie necessari per lo stoccaggio di energia su larga scala e l'infiammabilità delle batterie agli ioni di litio rappresenta un rischio significativo per la sicurezza. I potenziali sostituti per sistemi affidabili di accumulo di energia a lungo termine sono le batterie ricaricabili agli ioni di alluminio. Tuttavia, il loro elettrolita più comune, il cloruro di alluminio liquido, corrode l'anodo di alluminio ed è molto sensibile all'umidità, che aggrava la corrosione. Entrambi i fattori contribuiscono alla scarsa stabilità e al declino delle prestazioni elettriche nel tempo. Wei Wang, Shuqiang Jiao e colleghi volevano quindi sviluppare una batteria agli ioni di alluminio migliorata senza queste limitazioni.
Il team ha aggiunto un sale inerte di fluoruro di alluminio a un elettrolita contenente ioni di alluminio, trasformandolo in un elettrolita allo stato solido. Il sale di fluoruro di alluminio ha una struttura 3D porosa che permette agli ioni di alluminio di attraversare facilmente l'elettrolita e di aumentare la conduttività. Inoltre, i ricercatori hanno utilizzato il fluoroetilene carbonato come additivo interfacciale nella costruzione della loro batteria agli ioni di alluminio per creare un rivestimento sottile e solido sugli elettrodi, che impedisce la formazione di cristalli di alluminio che compromettono le condizioni della batteria.
Gli esperimenti hanno migliorato la resistenza all'umidità e la stabilità fisica e termica della batteria, consentendole di resistere a ripetuti impatti con un oggetto appuntito e a temperature fino a 392 gradi Celsius. La batteria allo stato solido agli ioni di alluminio ha anche una durata eccezionalmente lunga: dura per 10.000 cicli di carica/scarica e perde meno dell'1% della sua capacità originale. Inoltre, la maggior parte del fluoruro di alluminio può essere recuperata con un semplice lavaggio e riutilizzata in un'altra batteria con prestazioni leggermente ridotte. La nuova batteria potrebbe ridurre i costi di produzione delle batterie agli ioni di alluminio e prolungarne la durata, aumentandone la praticità.
"Questo nuovo concetto di batteria agli ioni di alluminio mostra il potenziale di un sistema di accumulo di energia di lunga durata, economico e altamente sicuro. La capacità di recuperare e riciclare i materiali chiave rende la tecnologia più sostenibile", afferma Wang. I ricercatori aggiungono che sono necessari ulteriori miglioramenti della densità energetica e del ciclo di vita prima della commercializzazione.
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