Ci sono progressi nella tecnologia delle batterie Li-S: oltre il 99%. potenza dopo 200 cicli

Scienziati dell'Università di Melbourne (Australia) hanno annunciato progressi nella tecnologia di stabilizzazione delle batterie al litio-zolfo (Li-S). Sono stati in grado di creare celle che conservavano oltre il 99 percento della loro capacità dopo 200 cicli di funzionamento e offrivano molte volte la capacità delle celle agli ioni di litio a parità di peso.

Elementi Li-S: ci sono problemi, ci sono soluzioni

L'idea di utilizzare lo zolfo nelle celle non è nuova: le batterie Li-S erano già state utilizzate nel 2008 sullo Zephyr-6, che ha battuto il record per il raggio di non atterraggio. Potrebbe rimanere in volo per quasi 3,5 giorni grazie a batterie al litio-zolfo leggere che alimentano il motore e si caricano da batterie fotovoltaiche (fonte).

Tuttavia, le cellule Li-S hanno un grosso inconveniente: resistere fino a diverse decine di cicli di lavoroPerché durante la ricarica, un catodo di zolfo aumenta il suo volume di circa il 78 percento (!), che è 8 volte più di quello della grafite nelle celle agli ioni di litio. Il rigonfiamento del catodo lo fa sgretolare e dissolvere lo zolfo nell'elettrolita.

E minore è la dimensione del catodo, minore è la capacità dell'intera cella: il degrado avviene immediatamente.

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Gli scienziati di Melbourne hanno deciso di incollare le molecole di zolfo insieme a un polimero, ma hanno dato loro un po' più di spazio rispetto a prima. Parte dei legami stretti è stata sostituita da ponti polimerici flessibili, che hanno permesso di ottenere una maggiore resistenza alla distruzione con una variazione di volume: i ponti incollano gli elementi catodici come la gomma:

Ponti polimerici che collegano le strutture delle molecole di zolfo (c) Università di Melbourne

Le celle con catodi così migliorati danno il meglio di sé. sono stati in grado di mantenere il 99% della loro capacità originale dopo oltre 200 cicli di carica (una fonte). E hanno mantenuto il più grande vantaggio dello zolfo: immagazzinano fino a 5 volte più energia per unità di volume rispetto alle celle agli ioni di litio.

Aspetti negativi? La carica e la scarica sono avvenute a una potenza di 0,1 C (0,1 x capacità), dopo altri 200 cicli, anche le migliori soluzioni sono scese all'80% della loro capacità originale... Inoltre, a carichi più elevati (carica/scarica a 0,5 C), le celle hanno perso il 20 percento della loro capacità dopo diverse dozzine, fino a un massimo di poco più di 100 cicli di carica.

C'è progresso nella tecnologia delle batterie Li-S: oltre il 99%. potenza dopo 200 cicli