È possibile una batteria non metallica?

I ricercatori sperano che questo elettrolita alternativo possa portare alla sostituzione delle batterie al litio.

È difficile immaginare una batteria senza metallo, soprattutto vista l'ascesa delle batterie agli ioni di litio. Ma questo è esattamente ciò che un ricercatore della Louisiana State University Mechanical Engineering (LSU ME) spera di sviluppare. Grazie a una sovvenzione del Board of Regents, il professore associato di LSU ME Ying Wang sta lavorando a una batteria ricaricabile non metallica nella speranza di sostituire le batterie al litio sulla Terra e nello spazio.

"Le batterie agli ioni di litio hanno buone prestazioni ma diversi problemi", ha spiegato Wang in un comunicato stampa. "Non sono sostenibili, sono molto costose e gli Stati Uniti non hanno riserve profonde di litio. Inoltre, se si estrae il litio dalle miniere, si utilizza un'enorme quantità di acqua, con un grave impatto sull'ambiente"

Come alternativa all'elettrolita presente nelle batterie al litio, Wang e il suo team di studenti di medicina della LSU hanno ideato un elettrolita a base d'acqua. "Il litio non è un metallo stabile e l'elettrolita organico di una batteria agli ioni di litio potrebbe essere infiammabile", ha spiegato Wang. "Ci sono state esplosioni di batterie al litio nelle cronache. È un problema ricorrente perché quando le batterie al litio si guastano o si surriscaldano, rilasciano gas infiammabili e tossici che possono innescare un incendio a rapida propagazione. Il mio gruppo sta progettando una batteria agli ioni di ammonio molto più sicura, leggera, economica e biodegradabile. Inoltre, può essere resa sottile e flessibile, in modo da potersi torcere e piegare"

Secondo il comunicato stampa, la batteria agli ioni di ammonio utilizza un elettrolita acquoso composto da sali ad alta concentrazione che determinano un punto di congelamento significativamente ridotto per il funzionamento a temperature inferiori allo zero nei sistemi spaziali. "L'elettrolita antigelo può essere semplicemente preparato sciogliendo un sale di ammonio in acqua. La concentrazione del sale sarà variata e ottimizzata per ottenere il punto di congelamento più basso, la massima conducibilità ionica e le prestazioni elettrochimiche della batteria", si legge nel comunicato.

Questa idea potrebbe scalzare la batteria agli ioni di litio, i cui concetti risalgono a 50 anni fa?

Wang spera che la batteria agli ioni di ammonio possa essere utilizzata nello spazio e il team è già in contatto con il personale della NASA. La batteria sarà testata in condizioni estreme, come richiesto dalla NASA, ha riferito LSU ME.

"I futuri sistemi di esplorazione spaziale della NASA richiedono batterie sicure, ad alta densità di potenza ed energia. Sebbene le batterie ricaricabili agli ioni di litio siano state comunemente utilizzate nei sistemi spaziali, i problemi di sicurezza sono fonte di preoccupazione e ostacolano le loro applicazioni future", ha dichiarato Wang. "Questo studio non solo aprirà una nuova direzione di ricerca sulle batterie non metalliche, ma migliorerà anche la ricerca e la tecnologia della NASA, contribuendo all'infrastruttura di ricerca complessiva, alle capacità scientifiche e tecnologiche, alla diversità dell'istruzione superiore e allo sviluppo economico della Louisiana"

L'anno scorso, Design News ha riferito che i ricercatori dell'LSU ME stavano collaborando con la NASA per impiegare processi di produzione additiva al fine di ridurre i costi e i tempi di consegna dei veicoli di lancio e dei sistemi di propulsione.