Batterie al sodio: per battere il litio serve la grafite disordinata

Creare carbonio amorfo in maniera economica regala una nuova chance agli ioni sodio

Le batterie al sodio ricaricabili rappresentano uno dei migliori sostituti potenziali della tecnologia di accumulo al litio. Più economici da produrre, questi dispositivi si affidano a materia prime abbondanti e facilmente reperibili. Cosa ne frena la messa in commercio su larga scala? Alcune criticità tecniche ancora da risolvere. A partire dai tradizionali componenti: la grafite, il materiale classico impiegato nell’anodo delle batterie a litio ha difficoltà a immagazzinare o intercalare gli ioni sodio a causa della loro grandezza. In alternativa è stato usato l’hard carbon, un tipo di grafite disordinata in grado di immagazzinare una quantità maggiore di ioni sodio, aumentando così la capacità della batteria, ma produrre questo materiale significa dover sfruttare temperature intorno ai 1000°C, perdendo così tutta l’economicità che caratterizza la tecnologia al sodio.

Una soluzione al problema potrebbe essere quella studiata dagli scienziati del Università King Abdullah per la Scienza e la Tecnologia (KAUST), in Arabia Saudita, tra i più interessati alle potenzialità delle batterie al sodio. Il team, guidato dal ricercatore Husam Alshareef, ha utilizzato un semplice laser da banco per produrre il carbonio duro tridimensionale direttamente sui collettori in rame senza temperature eccessive o passaggi di rivestimento aggiuntivi. “Volevamo trovare un modo per creare hard carbon tridimensionali senza dover riscaldare eccessivamente i nostri campioni”, spiega il team.

Nel dettaglio, gli scienziati hanno creato un foglio di polimero (poliimmide contenente urea) su rame e quindi lo hanno esposto a una luce laser, con doping simultaneo di alte concentrazioni di azoto. Il risultato sono strutture 3D conduttive ed espanse che si comportano eccezionalmente bene come anodi per le batterie Na-ion. In particolare, il team ha ottenuto una capacità di fino a 425 mAh g-1 a una densità di corrente di a 0,1 A g -1, con eccellente stabilità ciclica. Il lavoro apre una nuova direzione nella ricerca sulle batterie, che può essere estesa ad altre tecnologie di immagazzinamento dell’energia.

 

Fonte: http://www.rinnovabili.it/

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