Batterie agli ioni di litio senza cobalto? Quasi ci siamo…

Con una nuova miscela di elementi metallici che fungono da catodi, i ricercatori sono molto vicini a rimuovere completamente il cobalto dalle batterie agli ioni di litio.

Batterie agli ioni di litio senza cobalto? Quasi ci siamo...

I ricercatori della University of California Irvine e di quattro laboratori statunitensi hanno trovato un modo per realizzare catodi per batterie agli ioni di litio senza utilizzare il cobalto, un minerale problematico da reperire per questioni geopolitiche e dai prezzi molto volatili.

Come descritto in un articolo pubblicato questa settimana su Nature, gli scienziati sono riusciti a superare le instabilità termiche e chimico-meccaniche dei catodi composti da nichel (sostituto del cobalto) e diversi altri elementi metallici.

Doping ad alta entropia

Grazie ad una tecnica chiamata “doping ad alta entropia“, i ricercatori americani hanno fabbricato un catodo stratificato privo di cobalto. La vera novità è il fatto che sono stati risolti i problemi di sicurezza e stabilità relativi alle batterie ad alto contenuto di nichel, aprendo la strada ad applicazioni commerciali su vasta scala.

Come accennato, il cobalto è uno dei punti deboli della catena di approvvigionamento per le batterie per auto elettriche. Infatti, la maggior parte di questo minerale viene estratto nella Repubblica Democratica del Congo in condizioni disumane per i lavoratori, oltre ad essere la causa scatenante di violenze e conflitti armati.

Per queste ragioni, ma anche perché il cobalto può essere causa di danni per le batterie agli ioni di litio, gli scienziati stanno cercando delle alternative. Di contro, anche i catodi a base di nichel presentano problemi come la scarsa tolleranza al calore, che può portare all’ossidazione, alla dispersione termica e persino all’esplosione.

Risolti i problemi del nichel nei catodi. Si apre adesso una nuova fase per le batterie

Ma questa volta, i ricercatori americani hanno utilizzato una fusione di metalli di transizione, magnesio, titanio, manganese, molibdeno e niobio. Impiegando una serie di strumenti di diffrazione dei raggi X di sincrotrone, microscopia elettronica a trasmissione e nanotomografia 3D, hanno determinato che il loro catodo a zero cobalto mostrava una variazione volumetrica pari a zero durante l’uso ripetuto. La struttura altamente stabile è in grado di resistere a più di 1.000 cicli e temperature elevate, il che la rende paragonabile a catodi con contenuto di nichel molto inferiore.

Questa ricerca potrebbe essere l’inizio di una nuova fase per lo sviluppo di un’alternativa energeticamente densa alle batterie oggi esistenti.

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