Potere ai fiori: l'olio di lavanda fa durare di più le batterie al sodio e zolfo
Nano-gabbie di linalolo e zolfo aumentano la durata e la capacità di stoccaggio delle batterie sodio-solfuro
L'olio di lavanda potrebbe aiutare a risolvere un problema nella transizione energetica. Un team del Max Planck Institute of Colloids and Interfaces ha prodotto un materiale a base di linalolo, il componente principale dell'olio di lavanda, e di zolfo che potrebbe rendere le batterie sodio-solfuro più durevoli e più potenti. Tali batterie potrebbero immagazzinare elettricità da fonti rinnovabili.
Si tratta di una questione cruciale nella transizione energetica: Come si può immagazzinare l'elettricità prodotta dall'energia eolica e fotovoltaica quando non è necessaria? Le batterie di grandi dimensioni sono un'opzione. Le batterie allo zolfo, in particolare quelle al sodio e zolfo, offrono diversi vantaggi rispetto alle batterie al litio come unità di stoccaggio stazionarie. Infatti, i materiali con cui sono realizzate sono molto più facilmente disponibili rispetto al litio e al cobalto, due componenti essenziali delle batterie al litio. L'estrazione di questi due metalli, inoltre, spesso danneggia l'ambiente e provoca sconvolgimenti sociali e politici a livello locale. Tuttavia, le batterie al sodio e zolfo possono immagazzinare meno energia in rapporto al loro peso rispetto a quelle al litio e non sono altrettanto durevoli. L'olio di lavanda, con il suo componente principale, il linalolo, potrebbe ora contribuire a prolungare la durata delle batterie al sodio-zolfo, come riferisce un team del Max Planck Institute of Colloids and Interfaces sulla rivista Small. "È affascinante progettare le batterie del futuro con qualcosa che cresce nei nostri giardini", afferma Paolo Giusto, capogruppo del Max Planck Institute of Colloids and Interfaces.
80% della capacità dopo 1500 cicli di carica
Il fatto che la capacità di accumulo di una batteria sodio-solfuro di solito si riduca così tanto dopo pochi cicli di carica da renderla inutilizzabile è dovuto principalmente al cosiddetto "shuttling" dello zolfo. Questo comporta la formazione di polisolfuri che migrano da un terminale all'altro, reagiscono con esso e infine causano il guasto della batteria. I ricercatori guidati da Evgeny Senokos, che sta sviluppando alternative alle batterie al litio presso il Max Planck Institute of Colloids and Interfaces, stanno prevenendo questo fenomeno bloccando i polisolfuri in una gabbia di carbonio. "Creiamo un nanomateriale stabile e denso a partire dal linalolo e dallo zolfo, ottenendo così batterie più durevoli e con una densità energetica maggiore rispetto alle attuali batterie sodio-solfuro", spiega Evgeny Senokos. Utilizzano il linalolo e lo zolfo per creare un materiale nanostrutturato per un terminale della batteria, i cui pori sono circa 100.000 volte più stretti di un capello umano. Intrappolano i polisolfuri ingombranti. Durante la carica e la scarica della batteria, tuttavia, i piccoli ioni di sodio possono ancora penetrare nei pori o fuoriuscire da essi. Le celle della batteria testate dal team di Potsdam hanno raggiunto più dell'80% della loro capacità di carica originale anche dopo 1500 cicli completi di carica e scarica. Questo dimostra che la batteria è abbastanza resistente per un uso pratico.
Le nano-vaschette di carbonio che racchiudono lo zolfo non solo aumentano la durata delle batterie sodio-zolfo, ma anche la loro capacità di accumulo: essendo fissato nella gabbia, lo zolfo è quasi completamente disponibile per il processo di carica e scarica. L'innovativo materiale catodico può quindi fornire oltre 600 milliampereora per grammo, il valore più alto mai raggiunto per questo tipo di batterie. Oltre il 99% dello zolfo viene utilizzato per l'accumulo di energia. "Guardando alla natura in modo creativo, stiamo trovando soluzioni a molte delle sfide poste dalla transizione energetica", afferma Paolo Giusto. "Sono fiducioso che l'industria prenderà presto atto del nostro sviluppo e che la tecnologia farà il salto dal laboratorio alla pratica".
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Pubblicazione originale
Evgeny Senokos, Heather Au, Enis Oğuzhan Eren, Tim Horner, Zihan Song, Nadezda V. Tarakina, Elif Begüm Yılmaz, Alexandros Vasileiadis, Hannes Zschiesche, Markus Antonietti, Paolo Giusto; "Sustainable Sulfur‐Carbon Hybrids for Efficient Sulfur Redox Conversions in Nanoconfined Spaces"; Small, Volume 20, 2024-10-13
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