Batteria per le energie rinnovabili

struttura cristallinaUna batteria capace di ricaricarsi 40 mila volte senza perdere in modo significativo la sua capacità di carica potrebbe aprire la strada ad una migliore fruibilità delle energie rinnovabili.

Grazie alla possibilità di stoccare in modo rapido l’energia e rilasciarla in un secondo tempo, le batterie potrebbero rappresentare l’arma vincente per superare il problema delle fluttuazioni tra approvvigionamento e richiesta che caratterizzano le fonti energetiche rinnovabili.
Tuttavia le batterie attuali non sono abbastanza efficienti e sono o troppo costose o si ricaricano troppe poche volte.

Uno studio condotto dai ricercatori della Stanford University e apparso sulla rivista Nature Communications mette in luce le caratteristiche di una nuova batteria ad alta efficienza che può essere ricaricata 40 mila volte senza perdere in modo significativo la sua capacità di carica.

“Il nuovo elettrodo realizzato con nanomateriali rappresenta il primo passo verso un nuovo tipo di batteria low-cost adatta per stoccare grandi quantità di energia elettrica” spiega il professor Yi Cui, docente di scienze dei materiali e ingegneria presso la Stanford University.

La nuova batteria è fatta con nanoparticelle cristalline di rame esacianoferrato, si fonda sugli stessi principi delle batterie agli ioni di litio – spostando ioni sodio o potassio tra gli elettrodi durante i processi di carica e scarica – ma è più economica. Impiega infatti elettroliti in soluzione acquosa che risultano essere più economici e più facili da usare rispetto alle attuali batterie agli ioni di litio.

I ricercatori hanno iniziato i loro studi dal pigmento Blu di Prussia, un composto a base di ferro e cianuro. Hanno poi sostituito parte del ferro con il rame e le nuove nanoparticelle cristalline così ottenute sono state poste su un substrato di carbonio. Questo elettrodo è stato quindi posto in una soluzione di nitrato di potassio.

I nuovi elettrodi mantengono l’83% della loro capacità di carica anche oltre 40 mila cicli di ricarica e mostrano un’efficienza energetica del 99% – il voltaggio usato per caricare la batteria è praticamente identico a quello in uscita mentre la batteria si scarica.

La batteria può essere quindi ricaricata molte più volte rispetto alle batterie agli ioni di litio (1000 volte) o alle batterie piombo-acido (qualche centinaio di volte), tuttavia la capacità di carica è abbastanza bassa (60 milliampere/ora per grammo) e il materiale che viene impiegato è il rame che non è poi così economico.
Bisogna comunque pensare che il potenziale uso di questa nuova batteria riguarderà i sistemi di stoccaggio dell’energia su grande scala dove la sua capacità di ricaricarsi numerose volte ed una buona efficienza energetica sono i fattori più importanti.

Ora i ricercatori della Stanford University stanno mettendo a punto delle batterie prototipo per verificare le straordinarie capacità di ricarica e l’efficienza della loro invenzione.

Fonte: Colin D. Wessells, Robert A. Huggins, Yi Cui “Copper hexacyanoferrate battery electrodes with long cycle life and high power” Nature Communications