La scienza dell’energia dà il benvenuto ad un nuovo progresso nel campo dell’energy storage. Alla lista di nuovi materiali che sappiano soddisfare il bisogno di maggiore densità energetica, capacità di carico ed economicità di produzione nelle batterie di ultima generazione si unisce da oggi anche il vetro. Un team di ricercatori del Politecnico federale di Zurigo, guidati dallo scienziato dei materiali Semih Afyon e dal chimico Reinhard Nesper, hanno scoperto che l’uso di un materiale vetroso a livello del catodo in grado di raddoppiare la capacità delle batterie al litio. Gli scienziati hanno sintetizzato un composto di ossido di vanadio (V2O5) e litio-borato (LiBO2), rivestito con ossido di grafite ridotta (RGO) per migliorare le proprietà come elettrodo.
La scelta di utilizzare il vanadio dipende dal fatto che, in quanto metallo di transizione con diversi stati di ossidazione, può esser sfruttato per raggiungere capacità maggiori; ma anziché prediligere la classica struttura cristallina – che permettere solo alcuni cicli di carica/scarica della batteria prima di deformarsi- i ricercatori hanno trovato il modo per massimizzarne la capacità mantenendo la forma. L’idea vincente è stata quella di utilizzare il vanadio come vetro (disposizione irregolare degli atomi) piuttosto che nella sua forma cristallina (disposizione regolare), mescolandolo ad un altro componente: il borato. “Uno dei principali vantaggi di questo vetro è che è semplice e poco costoso da fabbricare”, afferma Afyon. I test iniziali con gli elettrodi in vetro vanadato-borato hanno mostrato una capacità sufficientemente stabile anche a tassi elevati e dopo più di 100 cicli di carica/scarica. Nel dettaglio una batteria con il nuovo catodo mostra una densità energetica di circa 1 kWh per chilogrammo e una capacità di scarico di oltre 300 mAh/g. “Già ora fornirebbe energia sufficiente per alimentare un telefono cellulare fino a due volte più a lungo rispetto alle batterie agli ioni di litio di oggi”, ha aggiunto lo scienziato.
