Batterie al potassio: efficienti e durature come quelle al litio

di Newsbot15 05—Mar—2020 / 10:13 AM

Le batterie al potassio promettono prestazioni elevate come quelle al litio e potrebbero essere l’alternativa sostenibile ed economica in un’epoca sempre più bisognosa di accumulare energia.

Lo studio pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences dai ricercatori dell’Istituto Rensselaer di New York dimostra come le batterie realizzate con ioni di potassio possano essere paragonate in termini di efficienza a quelle al litio ma con elementi aggiuntivi che potrebbero renderla una soluzione alternativa, economica e sostenibile.

Gli elementi che rendono questa scoperta interessante e rivoluzionaria sono diversi.

Le batterie al litio sono formate da due elettrodi in cui gli ioni si muovono dall’elettrodo negativo, anodo, a quello positivo, catodo.

Sicuramente risulterebbe meno costosa. Il potassio è un elemento molto comune, più del litio, ed è anche più facile da gestire in termini di smaltimento.

Le batterie al litio sono formate da due elettrodi in cui gli ioni si muovono dall’elettrodo negativo, anodo, a quello positivo, catodo. Questo flusso permette di accumulare e rilasciare energia in maniera efficiente e si ripristina quando le batterie vengono ricaricate permettendo di eseguire nuovamente il ciclo. In generale nelle batterie al litio il catodo è costituito da ossido di cobalto mentre l’anodo da grafite.

Anche se il principio resta lo stesso e cioè un flusso di ioni che viaggia tra i due elettrodi prima di arrivare alle batterie di potassio è stato necessario risolvere alcuni problemi e perfezionare la composizione del catodo e dell’anodo.

La sostituzione del cobalto di litio con quello di potassio non sarebbe stato sufficiente per realizzare una batteria all’altezza di quelle al litio. Mantenendo la grafite come anodo si avrebbe avuto un accumulo sull’anodo stesso di depositi metallici chiamati dendriti: un deposito non uniforme che si crea durante i cicli ripetuti di carica e scarica.

Sostituendo però la grafite con il metallo di potassio si avrebbe quello che i ricercatori hanno chiamato fenomeno di autoguarigione.

Ovviamente questi depositi man mano che si stratificano possono portare alla rottura della membrana isolante che separa gli elettrodi e quindi al cortocircuito. Sostituendo però la grafite con il metallo di potassio si avrebbe quello che i ricercatori hanno chiamato fenomeno di autoguarigione. Si è visto che facendo funzionare la batteria ad una velocità di carica e scarica relativamente elevata è possibile aumentare la temperatura all’interno della batteria in modo controllato e attivare così la diffusione superficiale degli atomi di potassio che levigano efficacemente il dentride sull’anodo.

Questa autoguarigione è generata con una bassa densità di energia evitando il surriscaldamento e la possibilità che la batteria prenda fuoco.

Su queste basi la batteria, costituita da metalli di potassio potrebbe essere una batteria più efficiente, sicura e pratica.

Ovviamente le batterie al potassio sono ancora in fase sperimentale ma di certo gli obiettivi sono promettenti sopratutto nell’era tecnologica in cui ci troviamo dove si fa largo uso di dispositivi elettronici che utilizzano batterie.