Gli scienziati della Stanford University hanno sviluppato una batteria al cloro che non solo è ricaricabile, ma offre circa sei volte la capacità delle odierne soluzioni agli ioni di litio. La svolta si basa sulla stabilizzazione delle reazioni al cloro volatile all'interno del dispositivo. Potrebbe un giorno fornire la base per batterie ad alte prestazioni che alimentino,ad esempio, gli smartphone per settimane prima di scaricarsi.
La nuova batteria è descritta come una batteria al cloro di metallo alcalino e si basa su una chimica emersa per la prima volta negli anni '70 chiamata litio-cloruro di tionile. Queste batterie sono molto apprezzate per la loro elevata densità di energia, ma non sono ricaricabili. Si basano su un cloro altamente reattivo che le rende inadatte a più utilizzi.
Differenze sostanziali
In una normale batteria ricaricabile, gli elettroni viaggiano da un lato all'altro durante la scarica e poi tornano alla loro forma originale quando la batteria viene ricaricata. In questo caso, tuttavia, il cloruro di sodio o il cloruro di litio viene convertito in cloro, che è troppo reattivo per essere riconvertito in cloruro con grande efficienza.
Gli autori di questo nuovo studio potrebbero aver trovato una soluzione a questo problema. Il team stava sperimentando cloruro di sodio e cloro per cercare di migliorare le prestazioni di questa batteria, ma ha scoperto che la sostanza chimica si era effettivamente stabilizzata. Questo ha fornito alla batteria un certo grado di ricaricabilità. Indagini successive hanno portato il team a sviluppare un nuovo materiale per elettrodi in carbonio poroso che agisce come una spugna, assorbendo le molecole di cloro irregolari e conservandole in sicurezza per essere riconvertite in sodio.
La molecola di cloro viene intrappolata e protetta nei minuscoli pori delle nanosfere di carbonio quando la batteria è carica. Quindi, quando la batteria deve essere scaricata o scaricata. Possiamo scaricare la batteria e convertire il cloro per produrre NaCl – sale da cucina – e ripetere questo processo per molti cicli. Attualmente possiamo pedalare fino a 200 volte e c'è ancora spazio per miglioramenti. Una batteria agli ioni di litio ben tenuta, per capirci, può andare bene per 500-1000 cicli.
Guanzhou Zhu, Stanford University
Batteria al cloro, densità elevata
Attraverso i loro esperimenti, il team ha anche dimostrato una densità di energia molto elevata per la batteria prototipo. 1.200 mAh per grammo del materiale dell'elettrodo, circa sei volte quella offerta dall'odierna tecnologia delle batterie agli ioni di litio.
Il team immagina che la batteria possa essere utilizzata negli apparecchi acustici o nei telecomandi. Potrebbe anche alimentare dispositivi che richiedono solo ricariche poco frequenti (satelliti o sensori remoti che potrebbero essere ricaricati con energia solare). Per l'utilizzo in smartphone e veicoli elettrici, gli scienziati dovranno ampliare la batteria e progettare una struttura adeguata. Questo significa anzitutto aumentare il numero di volte in cui può essere utilizzata in sicurezza.
La ricerca sulla batteria al cloro è stata pubblicata sulla rivista Nature .
