Dall'Università di Waterloo arriva la svolta per l'autonomia delle batterie. Grazie al manganese la durata è triplicata
SVOLTA EPOCALE Un team di chimici dell'Università di Waterloo, in Canada, ha raggiunto quello che potrebbe essere un importante passo avanti nella tecnologia delle batterie. Sotto la guida della professoressa di chimica Linda Nazar, il team ha scoperto che le prestazioni di una batteria al litio-zolfo possono essere aumentate notevolmente utilizzando un nanosheet di biossido di manganese. Il nanosheet è una struttura bidimensionale che ha uno spessore ridottissimo, spesso viene utilizzato, al posto del grafene, nei super condensatori. L'aumento ha il potenziale per spingere un veicolo elettrico tre volte più lontano di una batteria agli ioni di litio dello stesso peso.
L’ANELLO MANCANTE La propulsione elettrica rappresenta il futuro della mobilità green, zero emissioni e costi di esercizio più bassi del carburante dovrebbero attirare milioni di appassionati. Seppur virtuoso, però, l’elettrico ha anche degli svantaggi. L’autonomia delle batterie difficilmente permette di superare i 300 km, tagliando fuori tutti i motociclisti che amano il turismo a medio e lungo raggio, e i tempi di ricarica sono ancora ben lontani a quelli di un pieno di benzina. La scoperta canadese dunque arriva come una manna dal cielo, risolvendo uno dei due problemi sopracitati, e riducendo lo scetticismo nei confronti dei mezzi elettrici.
COME FUNZIONA Ma in che modo i nanosheet migliorano l’efficienza delle batterie? Scopriamolo. La superficie del nanosheet di biossido di manganese trasforma essenzialmente il catodo di zolfo di una batteria Li-S in un catodo ad alte prestazioni, in grado di ricaricare più di 2.000 volte. I catodi e gli anodi sono i due elettrodi su una batteria, separati da una soluzione elettrolitica. Lo zolfo, che è un materiale della batteria estremamente abbondante, relativamente leggero e molto economico, storicamente non ha funzionato come materiale catodico perché si dissolve nella soluzione elettrolitica quando la batteria si scarica.
DAVANTI AGLI OCCHI L'università ha riferito che, in un precedente studio, la dottoressa Nazar ha scoperto che l'ossido di titanio metallico potrebbe funzionare per stabilizzare lo zolfo, ma la ricerca pubblicata questa settimana mostra che i nanosheet di biossido di manganese funzionano ancora meglio. La reazione chimica che stabilizza lo zolfo è simile a un processo chimico scoperto nel 1845 durante l'età dell'oro della chimica dello zolfo tedesco. L dottoressa dichiara: “"Pochissimi ricercatori studiano o insegnano ancora chimica sulfurea", ha detto Nazar. "È ironico che abbiamo dovuto guardare così indietro nella letteratura per capire qualcosa che possa cambiare radicalmente il nostro futuro."
