Tecnologia e Scienza

Batterie al litio a ricarica ultaveloce, grazie agli ossidi niobio-tungsteno

La scoperta di una nuova classe di materiali, gli ossidi nobio-tungsteno, apre la strada a super batterie al litio in grado di ricaricarsi in pochi minuti.

Nei laboratore dell’Università di Cambridge (Regno Unito) è nata una nuova classe di materiali: gli ossidi niobio-tungsteno.

Qualcosa di più di una semplice curiosità accademica. La scoperta potrebbe consentire alle batterie agli ioni di litio di caricarsi più velocemente, fornendo nel contempo maggiori prestazioni energetiche. Il tutto a costi inferiori rispetto alle nanoparticelle utilizzate negli elettrodi della batteria.

Ricaricare lo smartphone in pochi minuti

Questi ossidi di niobio-tungsteno, potrebbero consentire non solo ai nostri smartphone di ricaricarsi in pochi minuti, ma anche rendere più veloci e più sicure le batterie utilizzate per accumulare l’energia solare e quelle per i veicoli elettrici. Infatti, questi nuovi materiali hanno eccellenti tassi di trasporto del litio, cosa di grande aiuto per creare batterie a ricarica ultrarapida.

Per capire meglio, va ricordato che le batterie hanno tre componenti chiave: un elettrodo positivo, un elettrodo negativo e un elettrolita. Quando carichiamo una batteria, gli ioni di litio si spostano dall’elettrodo positivo all’elettrodo negativo, attraverso la struttura cristallina e l’elettrolita. Più veloce è il movimento degli ioni di litio, più veloce è il caricamento della batteria; ma anche maggiore la quantità di energia che può essere erogata per un certo periodo di tempo.

Più sicuri e meno costosi

Secondo i ricercatori, gli ossidi niobio-tungsteno sono più sicuri della grafite, utilizzata per gli elettrodi negativi nelle batterie agli ioni di litio. Infatti, nel caso di cariche ad alta velocità, la grafite tende a formare fibre metalliche che possono creare un cortocircuito e causare l’incendio delle batterie e persino l’esplosione.

Inoltre, gli ossidi niobio-tungsteno potrebbero mantenere costi inferiori rispetto a quelli delle nanoparticelle che si cerca di impiegare nelle batterie per renderle più piccole. Per non parlare del fatto che le nanoparticelle sono molto più difficili da realizzare, tendono ad essere troppo “morbide” e creano reazioni chimiche indesiderate con l’elettrolita.

Al contrario, gli ossidi niobio-tungsteno hanno una struttura rigida e aperta che non intrappola il litio inserito. Questi materiali sono anche più grandi di molti altri materiali per elettrodi e sono tenuti aperti da “pilastri” di ossigeno, che consentono agli ioni di litio di attraversarli in tre dimensioni.

A differenza delle nanoparticelle, che sono difficili e costose da realizzare, gli ossidi niobio-tungsteno sono semplici da produrre.

Negli ultimi mesi sono state fatte numerose scoperte nel settore dello stoccaggio dell’energia, ma questa nuova classe di materiali potrebbe essere determinante nel rimuovere uno dei principali ostacoli per la transizione globale verso un’energia più pulita.

L’intera ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature.

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