I ricercatori della York University hanno scoperto un modo per rendere le batterie alimentate al litio più rispettose dell'ambiente pur mantenendo le prestazioni, stabilità e capacità di stoccaggio.

Le batterie agli ioni di litio utilizzano sostanze tossiche, metalli pesanti che possono avere un impatto sull'ambiente quando vengono estratti dal terreno e sono difficili da smaltire in sicurezza. Il cobalto è uno di quei metalli pesanti, utilizzato negli elettrodi della batteria. Parte del problema è che il litio e il cobalto non sono disponibili in abbondanza, e le scorte stanno diminuendo.

L'uso di materiali organici è la via da seguire e questo ha portato scienziati come il professor Thomas Baumgartner della Facoltà di Scienze e il suo team a sviluppare e testare nuove molecole per trovare quelle giuste per sostituire i metalli rari attualmente in uso.

"I materiali per elettrodi organici sono considerati materiali estremamente promettenti per batterie sostenibili con capacità ad alta potenza, " lui dice.

La loro ultima scoperta è la creazione di una nuova molecola organica a base di carbonio che può sostituire il cobalto ora utilizzato nei catodi o negli elettrodi positivi nelle batterie agli ioni di litio. Il nuovo materiale risolve le carenze del materiale inorganico mantenendo le prestazioni.

"Gli elettrodi realizzati con materiali organici possono realizzare produzioni su larga scala, riciclare o smaltire questi elementi in modo più rispettoso dell'ambiente, " afferma Baumgartner. "L'obiettivo è creare batterie sostenibili che siano stabili e abbiano una capacità altrettanto buona se non migliore".

La ricerca è pubblicata e pubblicata sulla copertina dell'edizione di marzo della rivista Batterie e Supercaps , una pubblicazione ChemPubSoc.

"Con questa particolare classe di molecole che abbiamo realizzato, il componente elettroattivo è molto adatto per le batterie in quanto è molto bravo a immagazzinare cariche elettriche e ha una buona stabilità a lungo termine, " lui dice.

Baumgartner e il suo gruppo avevano precedentemente riferito sul componente elettroattivo in un articolo pubblicato sulla rivista Advanced Energy Materials.

"Abbiamo ottimizzato questo componente elettroattivo e lo abbiamo inserito in una batteria. Ha una tensione molto buona, fino a 3,5 volt, che è davvero dove sono le batterie attuali ora, ", afferma. "È un importante passo avanti nella produzione di batterie completamente biologiche e sostenibili".

Baumgartner, insieme ai ricercatori post-dottorato Colin Brides e Monika Stolar, hanno anche dimostrato che questo materiale è stabile nel funzionamento a lungo termine con la capacità di caricarsi e scaricarsi per 500 cicli. Uno degli svantaggi degli elettrodi inorganici è che generano calore significativo durante la carica e richiedono velocità di scarica limitate per motivi di sicurezza. Questa nuova molecola risolve questa mancanza.

Il prossimo passo, dice Baumgartner, è quello di migliorare ulteriormente la capacità. Il suo team sta attualmente sviluppando la prossima generazione di molecole che promettono di essere in grado di aumentare la capacità attuale.