Un nuovo design di batteria ricaricabile, creato usando il sale, potrebbe aprire la strada a un'energia più verde. I ricercatori dell'Università di Nottingham Ningbo China (UNNC) hanno unito le forze con un gruppo specializzato presso lo Shanghai Institute of Applied Physics (SINAP), Accademia cinese delle scienze sui progetti per il nuovo accumulatore di energia che consente una maggiore potenza pur durando più a lungo rispetto alle batterie convenzionali.

La crescente domanda di veicoli elettrici e forme di trasporto più sostenibili significa trovare nuove forme di accumulo di energia come batterie, supercondensatori e celle a combustibile. Attualmente una delle principali sfide che l'industria deve affrontare è la scarsa qualità delle prestazioni delle batterie ricaricabili che spesso perdono energia e potenza troppo rapidamente nel tempo.

Il team di collaborazione è guidato dal professor Jiangiang Wang, un esperto di chimica dei sali fusi presso SINAP, e il professor George Chen, Li Dak Sum Professore cattedra in Tecnologie elettrochimiche presso UNNC, e ha lavorato per progettare una possibile soluzione delineata in un articolo pubblicato sulla rivista ChemSusChem .

La carta, Una batteria ricaricabile ad alta temperatura con sale fuso ferro-ossigeno, delinea la ricerca condotta utilizzando una nuova e conveniente batteria ricaricabile ferro-ossigeno contenente un elettrolita bifase di carbonato fuso e ossido solido. Il primo autore del saggio, Il Dr. Cheng Peng ha sottolineato che il nuovo design unisce i meriti di una cella a combustibile ad ossido solido e di una batteria metallo-aria fusa, offrendo una cinetica di reazione della batteria e una capacità di potenza notevolmente migliorate senza compromettere la capacità energetica.

Il professor Chen ha detto:"Attualmente, la principale sfida per le batterie ricaricabili metallo-ossigeno risiede nella cinetica lenta delle reazioni degli elettrodi, con conseguente bassa energia e densità di potenza. Perciò, l'attivazione delle reazioni di entrambi gli elettrodi negativo e positivo è cruciale per le batterie ricaricabili metallo-ossigeno ad alte prestazioni."

La soluzione a questa sfida, confermata dal lavoro del team, è innovativa ma semplice ea basso costo. Il professor Wang ha spiegato:"Abbiamo esaminato l'elevazione della temperatura di lavoro della batteria metallo-ossigeno utilizzando metalli come il ferro come base poiché questo può essere attivato ad alta temperatura e mantiene bassi i costi. Le celle a combustibile a ossido solido utilizzano stagno o bismuto come materiali dell'elettrodo negativo, ma un problema era la formazione di ossidi metallici tra il metallo e l'elettrolita solido e che impedivano la conduttività ionica".

Il Dr. Peng ha aggiunto:"Un tipo di batteria metallo-ossigeno ad alta temperatura è la cosiddetta batteria ad aria fusa che può utilizzare metalli di base per il trasferimento rapido di cariche multiple di elettroni nei sali fusi. I sali fusi hanno la capacità di dissolvere gli ossidi metallici. La nostra proposta ha esaminato una batteria ferro-ossigeno a sali fusi con un elettrolita bifase di carbonato fuso e ossido solido che unisce i pregi di entrambi i tipi di batteria.

"Il risultato è stato una batteria di ferro-ossigeno ad alta temperatura ricaricabile a basso costo e di lunga durata, con sia un'elevata capacità di accumulo di energia che una rapida capacità di carica e scarica".

Il team dietro il nuovo design prevede che la nuova batteria abbia un grande potenziale di applicazione nell'area dello stoccaggio di energia rinnovabile e su scala di rete. Professor Chen, che è anche a capo di un laboratorio di elettrolisi dei sali fusi a Nottingham, ha affermato che la nuova ricerca alla base del design della batteria ha molteplici applicazioni. Per esempio, i sali fusi sono il fluido di accumulo ideale per il calore solare ad alte temperature. Perciò, la batteria ferro-ossigeno a sali fusi è in linea di principio in grado di immagazzinare sia il calore solare che l'elettricità, che è molto auspicabile per il fabbisogno energetico sia domestico che industriale.