Innovazione: ENEA punta su nanomateriali per batterie litio-zolfo

(Teleborsa) - Al via una nuova linea di ricerca ENEA che punta a rendere le batterie litio-zolfo un prodotto competitivo per costi di produzione e prestazioni, rispetto a quelle litio-ione. I nuovi accumulatori, infatti, promettono di essere più economici (lo zolfo è un sottoprodotto dell’industria petrolifera), di pesare meno e, a parità di peso, di potere immagazzinare quasi il doppio dell’energia (300 Wh/kg). Il mercato aerospaziale potrebbe trovare notevoli benefici da queste nuove batterie, in particolare per droni e aeromobili che richiedono accumulatori sempre più potenti, leggeri e con grandi capacità di stoccaggio.

Obiettivo della ricerca sarà quello di affrontare la maggiore criticità che finora ha frenato l’arrivo sul mercato delle batterie litio-zolfo, ossia la ridotta vita ciclica: infatti durante il processo di scarica, lo zolfo, che costituisce il catodo, produce composti intermedi (i polisolfuri di litio) che risultano solubili nell’elettrolita, con il risultato che il catodo, con il passare del tempo, finisce letteralmente per disciogliersi nell’elettrolita stesso.

“Questo fenomeno innesca un processo ciclico che porta a consumare corrente senza che si abbia accumulo di energia e provoca una perdita irreversibile del materiale attivo (zolfo), una rapida diminuzione della capacità specifica con il progredire del numero dei cicli e una ridotta reversibilità tra il processo di carica e scarica”, spiega la ricercatrice Mariasole Di Carli del laboratorio ENEA di "Sviluppo Processi Chimici e Termofluidodinamici per l’Energia".

La chiave per aumentare la reversibilità della reazione di conversione, ossia il numero di cicli di carica e scarica delle batterie litio-zolfo, potrebbe risiedere nell’utilizzo all’anodo di nanoparticelle di materiale carbonioso. Per via della loro elevata area superficiale, queste particelle riescono a intrappolare i polisolfuri di litio, quei composti dannosi per il corretto funzionamento della batteria in quanto provocano una notevole riduzione delle prestazioni.

“Nei nostri laboratori sintetizzeremo nanomateriali a base carboniosa adatti a essere utilizzati nelle batterie litio-zolfo, studieremo soluzioni elettrolitiche capaci di trasportare efficacemente ioni di litio e investigheremo l’interazione tra gli elettrodi (anodo e catodo) e l’elettrolita e il comportamento delle celle litio-zolfo complete. In questo modo riusciremo a raggiungere la piena comprensione dei fattori che determinano la chimica di queste batterie innovative”, afferma l’esperto ENEA di accumulo elettrochimico Pier Paolo Prosini.