Nell’attuale crisi energetica, l’elettrificazione del settore della mobilità è una pietra miliare fondamentale poiché contribuisce anche alla tutela dell’ambiente, eliminando le emissioni di gas serra. Tuttavia, c’è un problema: lo stoccaggio dell’energia, per il quale esiste un’unica soluzione: le batterie al litio. Ma questa invenzione promette di sostituirle ed è stata creata da un gruppo di scienziati che hanno il futuro nelle loro mani.
Il litio utilizzato nelle batterie delle auto elettriche
Si tratta di un metallo con eccellenti proprietà che ne hanno reso molto diffuso l’uso, soprattutto nella produzione di batterie ricaricabili per auto elettriche. Tra le sue caratteristiche vi sono l’elevata reattività, la leggerezza e l’alta densità energetica, che consentono agli elementi che lo contengono di immagazzinare e rilasciare energia in modo molto efficiente quando richiesto.
Per questi motivi è diventato una risorsa fondamentale per la transizione energetica verso una mobilità sostenibile, attualmente molto richiesta. Tuttavia, nonostante tutti questi vantaggi, presenta l’inconveniente di un processo di estrazione molto inquinante. Ma ora esiste una proposta di utilizzo di altri materiali che lo sostituiscono con maggiore efficienza.
Una nuova tecnologia per l’accumulo di energia nelle auto elettriche
Un team di scienziati dell’Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram e delle università di Baylor e Rice ha sviluppato una nuova tecnologia basata su strutture di sodio e potassio a forma di disco e cono che si adattano alle batterie per aumentarne l’efficienza e la durata, nonché la capacità di stoccaggio sicuro.
Partendo dal grafite, nonostante sia un materiale molto stabile e isolante (molto apprezzato in quanto sostituto del carbonio duro e morbido, per cui si dice che la Spagna stia commettendo attualmente un grave errore), è un componente fondamentale nella costruzione delle batterie al litio, ma è inutile quando si tratta di immagazzinare atomi di potassio o sodio, poiché questi sono più grandi di quelli di litio e quindi non entrano nei suoi strati.
Pertanto, non può essere utilizzato in queste batterie quando gli atomi di sodio e potassio hanno la loro forma originale. Per questo motivo, la ricerca ha proposto di cambiare la forma delle microstrutture in altre curve, simili a dischi e coni, riuscendo a inserirle negli strati di grafite in modo stabile e senza necessità di drogare chimicamente. I risultati ottenuti nei test di laboratorio sono stati eccellenti.
Queste strutture hanno infatti dimostrato una capacità di accumulo di 230 mAh/g solo con il sodio. Dopo 2000 cicli di ricarica rapida, hanno mantenuto una ritenzione di 151 mAh/g, quasi il doppio rispetto all’utilizzo del litio. La risonanza magnetica nucleare ha permesso di dedurre che gli ioni si muovevano all’interno del materiale senza deteriorarlo. Ciò ha dimostrato che il sodio può operare all’interno del carbonio puro.
Scalabilità della produzione con un basso impatto ambientale
Il sodio e il potassio sono due materiali molto abbondanti in natura e molto economici, il che riduce i costi di produzione, mentre con il litio accade il contrario. Queste caratteristiche rendono il processo di produzione altamente scalabile. Inoltre, la loro estrazione non produce inquinamento, evitando così problemi ambientali.
In definitiva, l’uso del litio nella costruzione di batterie (anche se si dice che il futuro non sia di questo materiale ma di questo “dentifricio” nero) sarà soppresso, poiché nonostante i suoi vantaggi è molto costoso e la sua estrazione è molto inquinante. Con questo nuovo metodo, è possibile costruire batterie al sodio e al potassio adattando la forma delle loro molecole in modo che si adattino agli strati di grafite.
