I ricercatori della Texas A&M University hanno scoperto una differenza del 1.000% nella capacità di immagazzinamento di elettrodi di batterie senza metallo e a base d’acqua. Queste batterie sono diverse da quelle agli ioni di litio che contengono cobalto. L’obiettivo del gruppo di ricerca sulle batterie prive di metallo è quello di avere un migliore controllo sulla catena di approvvigionamento nazionale, dal momento che il cobalto e il litio vengono esternalizzati. Questa chimica più sicura eviterebbe anche gli incendi delle batterie. La professoressadi ingegneria chimica Jodie Lutkenhaus e l’assistente di chimica Daniel Tabor hanno pubblicato i loro risultati sulle batterie senza litio su Nature Materials. “Non ci sarebbero più incendi nelle batterie perché sono a base d’acqua”, ha detto Lutkenhaus. “In futuro, se si prevede una carenza di materiali, il prezzo delle batterie agli ioni di litio salirà molto. Se abbiamo questa batteria alternativa, possiamo passare a questa chimica, la cui fornitura è molto più stabile perché possiamo produrla qui negli Stati Uniti e i materiali per produrla sono qui”.
Lutkenhaus ha detto che le batterie acquose sono costituite da un catodo, un elettrolita e un anodo. I catodi e gli anodi sono polimeri in grado di immagazzinare energia, mentre l’elettrolita è acqua mescolata a sali organici. L’elettrolita è fondamentale per la conduzione degli ioni e l’immagazzinamento dell’energia grazie alle sue interazioni con l’elettrodo. Secondo l’articolo, i polimeri radicalici non coniugati redox-attivi (elettrodi) sono candidati promettenti per le batterie acquose prive di metallo, grazie all’elevata tensione di scarica e alla rapida cinetica redox dei polimeri. La reazione è complessa e difficile da risolvere a causa del trasferimento simultaneo di elettroni, ioni e molecole d’acqua. Il gruppo di ricerca di Tabor ha integrato gli sforzi sperimentali con simulazioni e analisi computazionali. Le simulazioni hanno permesso di comprendere il quadro microscopico su scala molecolare della struttura e della dinamica. I ricercatori hanno osservato macroscopicamente se il catodo della batteria funzionava meglio in presenza di determinati tipi di sali, misurando esattamente la quantità di acqua e di sale che entra nella batteria durante il suo funzionamento. “Con questa nuova tecnologia di stoccaggio dell’energia, si tratta di una spinta in avanti verso le batterie senza litio. Abbiamo un quadro migliore a livello molecolare di ciò che fa funzionare meglio alcuni elettrodi di batteria rispetto ad altri, e questo ci dà una forte evidenza di dove andare avanti nella progettazione dei materiali”, ha detto Tabor.
