Un nuovo concetto di batteria in alluminio ha una densità di energia doppia rispetto alle versioni precedenti, è fatto di materiali abbondanti, e potrebbe portare a una riduzione dei costi di produzione e dell'impatto ambientale. L'idea ha il potenziale per applicazioni su larga scala, compreso lo stoccaggio di energia solare ed eolica. Ricercatori della Chalmers University of Technology, Svezia, e l'Istituto Nazionale di Chimica, Slovenia, sono dietro l'idea

L'utilizzo della tecnologia delle batterie in alluminio potrebbe offrire numerosi vantaggi, compresa un'elevata densità di energia teorica, e il fatto che esiste già un'industria consolidata per la produzione e il riciclaggio. Rispetto alle odierne batterie agli ioni di litio, il nuovo concetto dei ricercatori potrebbe tradursi in costi di produzione notevolmente inferiori.

"I costi dei materiali e gli impatti ambientali che prevediamo dal nostro nuovo concetto sono molto inferiori a quelli che vediamo oggi, rendendoli fattibili per un utilizzo su larga scala, come i parchi di celle solari, o stoccaggio di energia eolica, Per esempio, "dice Patrik Johansson, professore al Dipartimento di Fisica di Chalmers.

"Inoltre, il nostro nuovo concetto di batteria ha una densità di energia doppia rispetto alle batterie in alluminio che sono lo stato dell'arte di oggi."

I progetti precedenti per le batterie in alluminio utilizzavano l'alluminio come anodo (l'elettrodo negativo) e la grafite come catodo (l'elettrodo positivo). Ma la grafite fornisce un contenuto energetico troppo basso per creare celle della batteria con prestazioni sufficienti per essere utili.

Ma nel nuovo concetto, presentato da Patrik Johansson e Chalmers, insieme a un gruppo di ricerca a Lubiana guidato da Robert Dominiko, la grafite è stata sostituita da un organico, catodo nanostrutturato, costituito dalla molecola a base di carbonio antrachinone.

Il catodo antrachinonico è stato ampiamente sviluppato da Jan Bitenc, precedentemente ricercatore ospite presso Chalmers dal gruppo presso l'Istituto Nazionale di Chimica in Slovenia.

Il vantaggio di questa molecola organica nel materiale del catodo è che consente lo stoccaggio di portatori di carica positivi dall'elettrolita, la soluzione in cui gli ioni si muovono tra gli elettrodi, che rendono possibile una maggiore densità di energia nella batteria.

"Poiché il nuovo materiale del catodo consente di utilizzare un supporto di carica più appropriato, le batterie possono sfruttare meglio il potenziale dell'alluminio. Ora, stiamo continuando il lavoro cercando un elettrolita ancora migliore. La versione attuale contiene cloro:vogliamo eliminarlo, " dice il ricercatore di Chalmers Niklas Lindahl, che studia i meccanismi interni che governano lo stoccaggio dell'energia.

Finora, non ci sono batterie in alluminio disponibili in commercio, e anche nel mondo della ricerca sono relativamente nuovi. La domanda è se le batterie in alluminio potrebbero eventualmente sostituire le batterie agli ioni di litio.

"Certo, speriamo che possano. Ma soprattutto, possono essere complementari, assicurandosi che le batterie agli ioni di litio vengano utilizzate solo ove strettamente necessario. Finora, le batterie in alluminio hanno solo la metà della densità energetica delle batterie agli ioni di litio, ma il nostro obiettivo a lungo termine è raggiungere la stessa densità di energia. Rimane del lavoro da fare con l'elettrolita, e con lo sviluppo di migliori meccanismi di tariffazione, ma l'alluminio è in linea di principio un vettore di carica significativamente migliore del litio, poiché è multivalente, il che significa che ogni ione "compensa" diversi elettroni. Per di più, le batterie hanno il potenziale per essere significativamente meno dannose per l'ambiente, "dice Patrik Johansson.

"Concetto e meccanismo elettrochimico di un anodo metallico Al—batteria a catodo organico" è pubblicato sulla rivista Materiali per l'accumulo di energia .