Innovazione giapponese nelle batterieUn gel che promette di rivoluzionare le batterie al litio
Scienziati giapponesi hanno creato un elettrolita in gel per batterie al litio che migliora la sicurezza, consente ricariche rapide e semplifica il riciclo. La sua produzione è più pulita ed economica, e potrebbe essere applicata anche nelle auto elettriche.
Il Tokyo Institute of Science ha sviluppato un innovativo elettrolita quasi solido che potrebbe trasformare la sicurezza, le prestazioni e la sostenibilità delle batterie agli ioni di litio. Questo materiale, chiamato 3D-SLISE (3D-Slime Interface Quasi-Solid Electrolyte), propone una soluzione a problemi storici di questo tipo di accumulatori, come il rischio di infiammabilità, i costi elevati di produzione e le difficoltà nel riciclo.
Le batterie agli ioni di litio sono utilizzate in tutto, dai telefoni cellulari alle auto elettriche, ma la loro dipendenza da solventi organici infiammabili, processi di produzione ad alta intensità energetica e metodi di riciclo poco efficienti hanno sollevato importanti preoccupazioni in materia di sicurezza, costo e ambiente.
Ricarica rapida e produzione più pulita
Il team guidato dal professor Yosuke Shiratori e dal professore associato Shintaro Yasui, dell'Istituto di Ricerca sull'Energia a Zero Carbonio, ha creato una matrice di borato e acqua combinata con tetraborato di litio amorfo, sale di litio e carbossimetilcellulosa. Il risultato è un'interfaccia viscosa che consente il movimento tridimensionale degli ioni di litio, migliorando la conduzione ionica e la versatilità del sistema.
Sono state sviluppate due varianti: la Tipo E, che si mescola con ossido di cobalto di litio per il catodo e titanato di litio per l'anodo, e la Tipo S, utilizzata come strato quasi solido tra gli elettrodi.
Con esse sono state prodotte batterie da 2,35 volt capaci di caricarsi o scaricarsi in solo 20 minuti, mantenendo le loro prestazioni dopo 400 cicli a temperatura ambiente. La conducibilità ionica raggiunge 2,5 mS/cm con una bassa energia di attivazione di 0,25 eV, il che consente di operare in modo efficiente in condizioni ambientali.
Uno dei punti più notevoli è che il processo di produzione non richiede stanze asciutte, guanti o trattamenti ad alta temperatura. Le miscele si asciugano naturalmente a temperatura ambiente, riducendo costi, consumo energetico e impronta di carbonio. Questo approccio apre la porta a una produzione industriale più scalabile e sostenibile.
Riciclo diretto e senza sostanze chimiche aggressive
La composizione a base acquosa di 3D-SLISE offre un altro vantaggio chiave: un riciclo diretto e semplice. Non contenendo leganti di fluoruro di polivinilidene né solventi tossici, è sufficiente immergere gli elettrodi in acqua per separare e recuperare i materiali attivi. Questo consente di recuperare metalli preziosi come il cobalto senza la necessità di trattamenti chimici aggressivi o processi ad alto consumo energetico.
Questa semplicità potrebbe aiutare ad affrontare il crescente problema dei rifiuti di batterie al termine della loro vita utile, promuovendo un'economia circolare in cui i materiali vengono riutilizzati anziché scartati. Secondo Yasui, la tecnologia ha il potenziale per essere applicata non solo in dispositivi portatili e sistemi di stoccaggio stazionario, ma anche in auto elettriche.
La combinazione di sicurezza, riciclabilità e basso impatto ambientale colloca 3D-SLISE come una promettente via verso uno stoccaggio di energia più pulito, senza sacrificare le prestazioni.
Fuente: ISCTFotos: ISCT