Supercapacità per le batterie al litio PolyPlus

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Una nuova tecnologia costruttiva per l’elettrodo di litio permette di aumentare notevolmente la capacità specifica della batteria

L’innovazione introdotta da PolyPlus è una particolare forma di protezione superficiale dell’elettrodo di litio (PLE, Protected Lithium Electrode). Basata su una speciale membrana a stato solido, in grado di mantenersi stabile a contatto con l’acqua ma al tempo stesso capace di consentire il transito agli ioni di litio, questa tecnologia permette di realizzare delle batterie litio-acqua risolvendo il problema dell’elevata reattività del Litio che si corroderebbe altrimenti troppo velocemente.

La membrana PLE invece è permeabile agli ioni di litio ma impermeabile a liquidi e gas. L’elettrodo di litio così rivestito risulta quindi disponibile per le reazioni elettrochimiche necessarie per il funzionamento della batteria, ma per il resto chimicamente isolato. Per questo le celle basate su tecnologia PLE potranno essere non solo Litio-acqua, ma anche Litio-aria e Litio-zolfo.

La membrana assicura anche l’isolamento elettrico: è infatti inibito il transito diretto di elettroni dall’elettrodo negativo alle specie presenti nell’elettrolita acquoso. Migliorano quindi le proprietà di resistenza all’autoscarica e il potenziale al quale può lavorare la cella, che sale infatti a 4.5 V (rispetto agli abituali 3.7 V delle Litio-ioni in cui il voltaggio di funzionamento è limitato dalle soglie di potenziale oltre cui scatterebbero le reazioni che coinvolgono l’elettrolita liquido, che PLE invece esclude dai giochi.

Una pila litio-aria con questi accorgimenti costruttivi ha raggiunto una capacità specifica di oltre 800 Wh/kg. Polyplus è ora al lavoro per realizzare batterie ricaricabili al Litio-aria con la stessa tecnologia costruttiva per l’elettrodo.

La potenzialità della tecnologia PLE è evidente se si considera che mediamente gli accumulatori Litio-ioni commercialmente disponibili raggiungono i 250 Wh/kg di capacità specifica, rispetto a un massimo teorico di 400 Wh/kg per le reazioni chimiche che vi avvengono. Le reazioni di una cella Litio-aria invece potenzialmente conducono a una capacità specifica teorica oltre 12 volte superiore – circa 5.000 Wh/kg – mentre quelle di una Litio-acqua possono arrivare addirittura a 11000 Wh/kg.


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