Ioni di litio Le batterie rappresentano lo stato dell’arte per lo stoccaggio dell’energia, ma gran parte delle forniture mondiali di litio si trovano al di fuori degli Stati Uniti, rendendo il suo utilizzo costoso e soggetto a vincoli geopolitici. Le batterie agli ioni di sodio possono diventare un’alternativa commerciabile?
Un nuovo centro del Dipartimento dell’Energia dell’UCLA, il Center for Strain Optimization for Renewable Energy, o centro STORE, mira a migliorare le batterie realizzate con un elemento alternativo che è uno dei più abbondanti al mondo: il sodio.
Batterie – foto illustrativa. Credito immagine: Roberto Sorin tramite Unsplash (licenza Unsplash)
Esistono batterie agli ioni di sodio, ma non in forme utili per la maggior parte dei consumatori. Le batterie si caricano lentamente e la loro durata di utilizzo è inferiore a quella delle batterie agli ioni di litio. Il litio è preferito per le batterie perché è il catione più piccolo, o ione caricato positivamente, che non è chimicamente reattivo.
Questa qualità gli consente di entrare e uscire dal catodo e dall’anodo della batteria senza urtare troppi altri atomi. Il libero movimento degli ioni consente alle batterie agli ioni di litio di caricarsi rapidamente e con relativamente pochi atomi spostati, garantendo loro una lunga durata.
Nel frattempo, il sodio è il successivo catione più piccolo ma è molto più grande, il che significa che incontra maggiore resistenza mentre si muove attraverso il materiale tra il catodo e l’anodo. La resistenza deforma la disposizione degli atomi nel materiale, caricando lentamente la batteria e riducendone la durata.
“Il nostro obiettivo è rendere le batterie agli ioni di sodio un bene commerciabile. Il nostro obiettivo è portare le batterie al sodio dove si trova ora il litio entro i prossimi 10 anni”, ha affermato la direttrice del centro Sarah Tolbert, eminente professoressa di chimica dell’UCLA.
“Lo stiamo facendo sviluppando materiali che hanno ampi spazi al loro interno in modo che il sodio possa muoversi senza forzare altri atomi a riorganizzarsi, progettando strati che resistono alla riorganizzazione da parte del sodio e creando materiali che siano malleabili e in grado di flettersi per adattarsi al cambiamento di volume. “
Un’altra grande sfida è garantire che anche tutti gli altri elementi della batteria siano a basso costo. Ciò richiede l’abbandono dei materiali tradizionali delle batterie come nichel e cobalto, per concentrarsi invece su elementi a basso costo come ferro, manganese, titanio, zolfo e fosforo.
“L’entusiasmante sfida di questo progetto è risolvere problemi fondamentali sui materiali in uno spazio pratico. Quando si riesce a farlo, diventa possibile sia far progredire la scienza sia avere un impatto positivo sulla società”, ha affermato Tolbert.
Lo STORE Center riceverà 4,5 milioni di dollari nei prossimi tre anni dal nuovo programma Energy Earthshots del Dipartimento dell’Energia, che sta investendo 264 milioni di dollari per accelerare le tecnologie energetiche pulite entro i prossimi 10 anni. Il programma ricorda la mobilitazione su vasta scala di talenti scientifici e ingegneristici richiesta dal presidente John F. Kennedy nel 1962, soprannominata il programma Moonshot, che portò l’uomo sulla Luna entro un decennio.
Anche il professore di chimica Xiangfeng Duan dell’UCLA, il professore di scienza dei materiali Bruce Dunn e il professore di ingegneria chimica Yuzhang Li svolgono un ruolo chiave nel centro. Tra i collaboratori figurano scienziati dell’UCSB, dell’Università della California del Sud, del Caltech e dello Stanford Linear Accelerator Center.
Scritto da
Fonte: UCLA
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
