Scienziati australiani hanno sviluppato un elettrolita non infiammabile per batterie al potassio e agli ioni di potassio, per applicazioni nei sistemi di accumulo di energia di nuova generazione oltre la tecnologia al litio. Nel diario Angewandte Chemie , gli scienziati scrivono che il nuovo elettrolita a base di un fosfato organico rende le batterie più sicure e consente anche il funzionamento a concentrazioni ridotte, condizione necessaria per applicazioni su larga scala.

La tecnologia agli ioni di litio domina ancora le applicazioni di accumulo di energia, ma ha degli svantaggi intrinseci, tra cui il prezzo, problemi ambientali, e l'infiammabilità dell'elettrolita. Perciò, nelle tecnologie di nuova generazione, gli scienziati stanno sostituendo gli ioni di litio con ioni più abbondanti e molto più economici, come lo ione potassio. Però, anche le batterie al potassio e agli ioni di potassio devono affrontare problemi di sicurezza, e gli elettroliti non infiammabili non sono ancora disponibili per loro.

Lo scienziato dei materiali Zaiping Guo, e il suo team dell'Università di Wollongong, L'Australia ha trovato una soluzione. I ricercatori hanno sviluppato un elettrolita basato su un materiale ignifugo e lo hanno adattato per l'uso nelle batterie al potassio. Oltre a fornire non infiammabilità, potrebbe funzionare in batterie a concentrazioni adatte per applicazioni su larga scala, scrivono gli scienziati.

Questo nuovo elettrolita conteneva trietilfosfato come unico componente del solvente. Questa sostanza è nota come ritardante di fiamma. È stato testato con batterie agli ioni di litio, ma solo concentrazioni molto elevate fornivano una stabilità sufficiente per un funzionamento a lungo termine, troppo alto per applicazioni industriali. L'industria delle batterie richiede elettroliti diluiti, che sono più economici e garantiscono prestazioni migliori. Usando ioni potassio, però, le concentrazioni potrebbero essere ridotte, hanno riferito gli autori. Hanno combinato il solvente fosfato con un sale di potassio comunemente disponibile e hanno ottenuto un elettrolita che non bruciava e consentiva un ciclo stabile delle concentrazioni della batteria assemblata da 0,9 a 2 moli per litro, che sono concentrazioni adatte a scale più grandi; Per esempio, nelle applicazioni smart grid.

La chiave di questa prestazione è stata la formazione di uno strato interfase solido-elettrolita uniforme e stabile, secondo gli autori. Hanno osservato questo strato, che garantisce l'operatività degli elettrodi, solo con l'elettrolita fosfato. Gli elettroliti convenzionali a base di carbonato non sono stati in grado di creare questo strato. Gli autori hanno anche riportato un'elevata stabilità ciclistica; invece, alle stesse condizioni, il convenzionale elettrolita a base di carbonato decomposto.

Guo e il suo team hanno dimostrato che le batterie agli ioni di potassio di prossima generazione possono essere rese sicure utilizzando un nuovo inorganico, elettrolita a base di fosfato. Suggeriscono che gli elettroliti a base di ritardanti di fiamma possono essere ulteriormente sviluppati e potrebbero essere utilizzati per la progettazione di altri sistemi di batterie non infiammabili.