Le “Batteria Litio-Aria” potranno divenire presto una realtà

Le “Batteria Litio-Aria” possono rappresentare una soluzione di accumulo senza materiali rari come cobalto e nickel. E’ quanto sostiene uno studio realizzato da un gruppo di ricerca internazionale e che vede protagonisti le Università di Oxford, Nottingham e Pisa. I risultati sono stati pubblicati in questi giorni su Nature Chemistry con il titolo “Why charging Li–air batteries with current low-voltage mediators is slow and singlet oxygen does not explain degradation”.

Si tratta di batterie in grado di garantire un’alta densità di energia e data la loro configurazione sono più sostenibili dal punto di vista ambientale. Ad oggi tali prodotti non hanno ancora raggiunto prestazioni adeguate ad un loro utilizzo pratico, in particolare per quanto riguarda la fase di carica.

Ostacolo che lo studio sembra riuscire a superare.  Difatti dalla ricerca emerge il perché gli attuali catalizzatori, chiamati mediatori redox e utilizzati per la ricarica delle batterie litio-aria, non riescono a garantire una velocità di carica elevata. Si è dimostrato che una forma di ossigeno molto reattiva, che si sviluppa durante la carica, non è responsabile del deterioramento dei materiali come si riteneva in precedenza.

Un risultato in cui il contributo di Marco Lagnoni e Antonio Bertei rispettivamente ricercatore e professore associato in Ingegneria Chimica al Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale nel pool di ricerca dell’Università di Pisa è stato fondamentale.

Il contributo dei ricercatori di Pisa sulle prestazioni energetiche degli elettrodi

Il contributo di Marco Lagnoni e Antonio Bertei è stato lo sviluppo di modelli numerici avanzati e unici nel loro genere che hanno permesso di prevedere le prestazioni energetiche degli elettrodi simulando il processo di carica con mediatori redox. Ciò ha evidenziato che esistono altri fenomeni, oltre alla cinetica di reazione, che possono rallentare ulteriormente la carica, i quali devono essere anch’essi affrontati per superare le attuali limitazioni ed ottimizzare la tecnologia.

“Ci abbiamo messo quasi tre anni per finalizzare il lavoro, per non parlare di tutte le attività di ricerca pregresse che ci hanno permesso di essere pronti per studiare questo tipo di batterie. La buona ricerca di base richiede risorse, ma soprattutto tempo, impegno e ottime basi teoriche – commenta il professor Antonio Bertei – Questo risultato dimostra come l’approccio dell’ingegneria chimica sia multidisciplinare, attuale e capace di contribuire alla soluzione delle sfide odierne, come quelle dell’accumulo di energia elettrica.”

“Il progresso della ricerca scientifica oggi si basa su una combinazione di sforzi sperimentali e strumenti di modellazione avanzati – spiega il dott. Marco Lagnoni – Nell’ambito delle scoperte scientifiche, la modellazione è, infatti, uno strumento indispensabile per accelerare il progresso e supportare l’interpretazione dei dati sperimentali. Lo sviluppo di modelli di alta qualità richiede, però, una rigorosa e qualificata base sperimentale oltre che teorica.

Grazie ai risultati di questo studio sarà possibile indirizzare la ricerca verso la creazione di nuove classi di mediatori redox e l’impiego di materiali diversi da quelli utilizzati finora.