Una nuova era per le batterie metalliche: la tecnologia al potassio metallico

I ricercatori stanno lavorando ad una batteria che funziona quasi come una batteria agli ioni di litio, ma che usa potassio, un elemento molto più abbondante e meno costoso.

Una nuova era per le batterie metalliche: la tecnologia al potassio metallico

Dai telefoni cellulari, all’energia solare, alle auto elettriche, l’umanità dipende sempre più dalle batterie.

Ma così come cresce la domanda di energia portatile, aumenta anche la necessità di alternative alle batterie agli ioni di litio che, attualmente, sono la tecnologia dominante.

Potassio al posto del litio

Un passo in avanti verso un’alternativa l’hanno fatto i ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute (Stati Uniti). Sono infatti riusciti a superare l’ostacolo dei dendriti per creare una batteria metallica che funziona quasi come una batteria agli ioni di litio, ma che usa potassio, un elemento molto più abbondante e meno costoso.

Per i meno esperti ricordiamo che una batteria è fatta da due elettrodi: un catodo su un’estremità e un anodo sull’altra. Guardando dentro ad una batteria agli ioni di litio, si vede un catodo fatto di ossido di litio cobalto e un anodo fatto di grafite. Durante la carica e la scarica, gli ioni di litio fluiscono avanti e indietro tra questi due elettrodi.

Se si sostituisse semplicemente l’ossido di litio cobalto con ossido di potassio cobalto, le prestazioni peggiorerebbero. Il potassio è un elemento più pesante e, quindi, meno denso di energia.

Ma sostituendo anche l’anodo di grafite con potassio metallico le cose cambiano.

Nello studio pubblicato su Proceedings of National Academy of Sciences, viene illustrato come la nuova batteria possa competere in termini di prestazioni con una tradizionale agli ioni di litio.

Batterie metalliche: efficienti, sicure e pratiche

Le batterie metalliche sono considerate molto promettenti ma hanno sempre avuto il problema dell’accumulo di depositi metallici sull’anodo (i cosiddetti dendriti). I dendriti si formano a causa della deposizione non uniforme del potassio metallico mentre la batteria subisce ripetuti cicli di carica e scarica.

Ma ecco come i ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute hanno risolto il problema. Facendo funzionare la batteria ad una velocità di carica e scarica relativamente elevata, hanno aumentare la temperatura all’interno della batteria in un modo controllato, ottenendo un effetto di auto-guarigione dei dendriti.

Un po’ come accade ad un cumulo di neve, con vento e sole che spostano i fiocchi dal mucchio di neve fino a farlo scomparire. Allo stesso modo l’aumento di temperatura all’interno della batteria aiuta ad attivare una diffusione superficiale degli atomi di potassio che, spostandosi, levigano i dendriti.

In pratica, di notte o ogni volta che non si utilizza la batteria, viene applicato un calore controllato per auto-guarire i dendriti.

Adesso, grazie a questa scoperta, si apre una nuova era per le batterie metalliche e il potassio metallico sembra possa diventare il carburante di nuove batterie più efficienti, sicure e pratiche.

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