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Batterie di alluminio
Quasi trent'anni di ricerca di modi per migliorare la batteria agli ioni di alluminio si stanno avvicinando alla fine. La prima batteria con un anodo in alluminio, in grado di caricarsi rapidamente, pur essendo economica e resistente, è stata sviluppata dagli scienziati dell'Università di Stanford.
I ricercatori affermano con fiducia che il loro frutto di un'idea potrebbe benissimo diventare un'alternativa sicura alle batterie agli ioni di litio, utilizzate ovunque oggi, così come alle batterie alcaline, che sono dannose per l'ambiente.
Non sarà superfluo ricordare che le batterie agli ioni di litio a volte si accendono. Il professore di chimica Hongji Dai è fiducioso che la sua nuova batteria non si accenderà, anche se è stata perforata. I colleghi del Professor Day hanno descritto le nuove batterie come "batterie ricaricabili ultra veloci agli ioni di alluminio".
A causa del basso costo, della sicurezza antincendio e della capacità di creare un'intensità elettrica significativa, l'alluminio ha attirato a lungo l'attenzione dei ricercatori, tuttavia, molti anni sono passati alla creazione di una batteria agli ioni di alluminio praticabile dal punto di vista commerciale che potrebbe produrre una tensione sufficiente anche dopo molti cicli di carica-scarica.
Gli scienziati hanno dovuto superare molti ostacoli, tra cui: decadimento del materiale catodico, bassa tensione di scarica delle cellule (circa 0,55 volt), perdita di capacità e ciclo di vita insufficiente (meno di 100 cicli), perdita di potenza rapida (dal 26 all'85 percento dopo 100 cicli).
Ora, gli scienziati hanno introdotto una batteria in alluminio ad alta stabilità, in cui hanno utilizzato un anodo metallico in alluminio accoppiato con un catodo di schiuma di grafite tridimensionale. Prima di questo, sono stati provati molti materiali diversi per il catodo e la decisione a favore della grafite è stata trovata per caso. Gli scienziati del gruppo Hongji Daya hanno identificato diversi tipi di materiale di grafite che mostrano una produttività molto elevata.
Nei loro campioni sperimentali, il team della Stanford University ha inserito un anodo di alluminio, un catodo di grafite e un elettrolita ionico liquido sicuro, costituito principalmente da soluzioni saline, in un sacchetto polimerico flessibile.
Il professor Dai e il suo gruppo hanno registrato un video, in cui si dimostra che anche se si trapana un guscio, le batterie continueranno a funzionare per un po 'e non si accenderanno.
Un vantaggio importante delle nuove batterie è la loro ricarica ultraveloce. In genere, le batterie per smartphone agli ioni di litio si ricaricano nel giro di poche ore, mentre il prototipo della nuova tecnologia dimostra una velocità di ricarica senza precedenti fino a un minuto.
La durata delle nuove batterie è particolarmente sorprendente. La durata della batteria è superiore a 7500 cicli di carica-scarica e senza perdita di energia. Gli autori riportano che questo è il primo modello di batterie agli ioni di alluminio, con ricarica ultraveloce e stabilità di migliaia di cicli. Una tipica batteria agli ioni di litio può sopportare solo 1000 cicli.
Una caratteristica notevole della batteria in alluminio è la sua flessibilità. La batteria può essere piegata, il che indica il potenziale per il suo utilizzo in gadget flessibili. Tra l'altro, l'alluminio è molto più economico del litio.
Sembra promettente utilizzare tali batterie per immagazzinare energia rinnovabile al fine di sostenerlo per la successiva fornitura di reti elettriche, poiché secondo gli ultimi scienziati, una batteria in alluminio può essere caricata decine di migliaia di volte.
Contrariamente agli elementi ampiamente utilizzati AA e AAA con una tensione di 1,5 volt, una batteria agli ioni di alluminio genera una tensione di circa 2 volt. Questo è l'indicatore più alto raggiunto da chiunque con l'alluminio e in futuro questo indicatore verrà migliorato, affermano gli sviluppatori di nuove batterie.
Una densità di accumulo di energia di 40 W-ora per chilogrammo è stata raggiunta, mentre batterie agli ioni di litio questa cifra raggiunge 206 watt per chilogrammo. Tuttavia, il miglioramento del materiale catodico, il professor Hongji Dai è sicuro, porterà alla fine sia a un aumento della tensione che a un aumento della densità di accumulo di energia nelle batterie con tecnologia agli ioni di alluminio. In ogni caso, sono già stati raggiunti numerosi vantaggi rispetto alla tecnologia agli ioni di litio. Qui, a basso costo, combinato con sicurezza e ricarica ad alta velocità, flessibilità e lunga durata.
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