Le batterie moderne alimentano qualsiasi cosa, dalle auto ai telefoni cellulari, ma sono tutt'altro che perfetti - prendono fuoco, si comportano male quando fa freddo e hanno cicli di vita relativamente brevi, tra le altre questioni. Ora i ricercatori dell'Università di Houston hanno descritto una nuova classe di materiale che affronta molte di queste preoccupazioni in Materiali della natura .

I ricercatori, guidato da Yan Yao, professore associato di ingegneria elettrica e informatica, segnalano il loro uso di chinoni, un prodotto economico, materiale abbondante in terra e facilmente riciclabile, per creare compositi anodici stabili per qualsiasi batteria ricaricabile acquosa.

"Questo nuovo materiale è economico e chimicamente stabile in un ambiente così corrosivo, " disse Yao, che è anche un investigatore principale presso il Texas Center for Superconductivity all'UH, con appuntamento alla facoltà di ingegneria chimica e biomolecolare. Il materiale può anche essere utilizzato per creare una "sostituzione immediata" per gli attuali anodi della batteria, consentendo l'utilizzo del nuovo materiale senza modificare le linee di produzione delle batterie esistenti, Egli ha detto.

"Questo può arrivare sul mercato molto più velocemente, " Egli ha detto.

Yao e il suo laboratorio, tra cui il ricercatore Yanliang Liang, che ha servito come primo autore sulla carta, iniziato i lavori nel 2013, dopo aver ricevuto 1 milione di dollari dal programma RANGE del Dipartimento dell'Energia dell'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata - Energia (ARPA-E) per sviluppare una nuova tecnologia per le batterie. Altri ricercatori coinvolti nel progetto includono Yan Jing, Saman Gheytani e Kuan Yi Lee, tutto UH, Ping Liu dell'Università della California-San Diego, e Antonio Faccheti della Northwestern University.

L'accumulo di energia è la chiave per una più ampia adozione delle auto elettriche, energia eolica e solare, insieme ad altre tecnologie energetiche pulite. Ma lo sviluppo di sistemi di accumulo a batteria, che sarebbe in grado di immagazzinare energia fino a quando non è necessaria e poi essere ricaricata con una generazione aggiuntiva, è stato ostacolato dalla mancanza di batterie che soddisfano una varietà di requisiti:rispettoso dell'ambiente, sicuro, economico e di lunga durata.

"Le batterie acquose ricaricabili dotate di elettroliti a base d'acqua a basso costo e non infiammabili sono intrinsecamente sicure e ... (forniscono) robustezza e vantaggi in termini di costi rispetto alle batterie agli ioni di litio concorrenti che utilizzano elettroliti organici volatili e sono responsabili delle recenti esplosioni catastrofiche, " hanno scritto i ricercatori. Ma le batterie ricaricabili acquose all'avanguardia hanno una durata di vita breve, rendendoli inadatti per applicazioni in cui non è pratico sostituirli frequentemente.

Lo scoglio, Yao ha detto, è stato l'anodo, la parte della batteria attraverso la quale scorre l'energia. I materiali anodici esistenti sono intrinsecamente strutturalmente e chimicamente instabili, il che significa che la batteria è efficiente solo per un tempo relativamente breve.

Hanno lavorato con chinoni, un materiale organico abbondante in terra che secondo Yan costa solo $ 2 al chilogrammo, dimostrando i benefici del materiale in tre formulazioni.

Le diverse formulazioni offrono la prova che il materiale è un anodo efficace sia per batterie acide che per batterie alcaline, come quelli usati in macchina, così come le batterie acquose agli ioni metallici emergenti, ha detto Liang. Ciò significa che l'anodo a base di chinoni funzionerà indipendentemente da quale tecnologia dominerà in futuro, Egli ha detto.

Il nuovo materiale consente inoltre alle batterie di funzionare in tutti gli intervalli di temperatura, Liang ha detto, a differenza di alcune batterie acquose convenzionali, che sono notoriamente balky nella stagione fredda.

Yao ha affermato che i consumatori noteranno rapidamente una differenza fondamentale in questo cambiamento alla tecnologia delle batterie esistente. "Una di queste batterie, come una batteria per auto, potrebbe durare 10 anni, " ha detto. Oltre a rallentare il deterioramento delle batterie per i veicoli e gli accumulatori di energia elettrica stazionaria, inoltre renderebbe più facile lo smaltimento della batteria perché il materiale non contiene metalli pesanti.

I ricercatori hanno depositato tre brevetti per la tecnologia e sperano di trovare partner per commercializzare la tecnologia.