Il team di ricerca presso la Texas A&M University ha scoperto una differenza del 1.000% nella capacità di archiviazione degli elettrodi delle batterie a base d’acqua prive di metalli.
Queste batterie sono diverse dalle batterie al litio che contengono cobalto. L’obiettivo del gruppo di ricerca di batterie prive di metalli è legato al desiderio di avere un migliore controllo sulla catena di approvvigionamento nazionale poiché il cobalto e il litio sono importati. Inoltre, questa chimica più sicura prevenirebbe i rischi di incendio delle batterie.
La professoressa di ingegneria chimica Jodie Lutkenhaus e il professore assistente di chimica Daniel Tabor hanno pubblicato i loro risultati sulle batterie al litio nella rivista Nature Materials.
“Sarebbero possibili diverse applicazioni sicure perché si basano sull’acqua come elettrolita”, ha detto Lutkenhaus. “Inoltre, questa scelta contribuirebbe a eliminare lo stress nelle scorte dei metalli considerati, rendendo il loro uso economico”.
Secondo l’articolo, i polimeri redox-attivi e radicali non coniugati sono candidati promettenti per batterie metal-free a base d’acqua a causa dell’alta tensione di scarica dei polimeri e della rapida cinematica del redox. La reazione è complessa e difficile da risolvere a causa del contemporaneo scambio di elettroni, ioni e molecole d’acqua.
“Il lavoro sperimentale e teorico si uniscono per capire questi materiali. Una delle cose nuove che facciamo computazionalmente in questo documento è che carichiamo l’elettrodo in più stati di carica e vediamo come il sistema risponde a questa carica”, ha detto Tabor.
La ricerca ha esaminato se la presenza di certi tipi di sali migliora il funzionamento del catodo attraverso la misurazione della quantità di acqua e sale che entra nella batteria durante il funzionamento.
“Abbiamo fatto questo passaggio per spiegare ciò che è stato osservato sperimentalmente”, ha detto Tabor. “Ora vogliamo espandere le nostre simulazioni a sistemi futuri. Dobbiamo confermare la nostra teoria di quali sono le forze che spingono quel tipo di iniezione di acqua e solvente.”
“Con questa nuova tecnologia di archiviazione dell’energia, siamo alla ricerca di un’alternativa alle batterie al litio. Abbiamo una migliore immagine a livello molecolare di ciò che rende alcuni elettrodi per batterie funzionare meglio di altri e questo ci fornisce una forte evidenza su dove andare avanti nella progettazione di materiali”, ha affermato Tabor.
Le batterie prive di metalli hanno il potenziale di rivoluzionare il mondo degli accumulatori e rappresentare un’alternativa sostenibile e conveniente per l’archiviazione dell’energia.
In Other News Around the World: