McGill al lavoro su una batteria rivoluzionaria

Queste batterie esistono già. La Cina li produce per l’uso nei veicoli elettrici. Purtroppo le loro prestazioni sono già limitate, perché la tecnologia sviluppata non consente di migliorarle. Dobbiamo quindi creare una nuova tecnologia che ci permetta di aumentare la potenza di queste batterie. Il team del professor McCalla sta lavorando per progettare una nuova fonte di energia che supererà le prestazioni delle batterie al litio perché saranno più economiche ed efficienti.

Ci sono tre componenti principali all’interno di una batteria. L’anodo, che ha carica negativa, il catodo che ha carica positiva e l’elettrolita che facilita gli scambi tra gli altri due. Il movimento degli ioni positivi dall’anodo al catodo produce energia elettrica. Nel caso delle batterie al litio, è lo ione positivo del litio che produce energia elettrica mentre si muove verso il catodo. Concentriamo quindi tutti gli ioni positivi nell’anodo. Questi vorranno naturalmente unirsi al catodo positivo e creare così energia. Una volta che tutti gli ioni positivi hanno raggiunto il catodo, la batteria non funziona più. Quando ricarichi una batteria, rimetti tutti gli ioni positivi nell’anodo e il processo di creazione di energia riprende.

Nel caso delle batterie al sale, sono gli ioni di sodio con carica positiva che si spostano dall’anodo al catodo per generare elettricità. Il problema che il team McGill dovette affrontare era la dimensione degli ioni. Quelli del litio sono molto più piccoli di quelli del sodio. Per aggirare questo problema, i ricercatori hanno sviluppato un anodo e un catodo fatti di manganese che hanno ossidato per facilitare il trasferimento degli ioni sodio. L’aggiunta di due atomi di ossigeno all’atomo di manganese facilita l’assorbimento degli ioni da parte dell’anodo e del catodo.

L’anno scorso è stato rilasciato un nuovo materiale. Ciò consente un migliore scambio di ioni sodio. È il cianuro all’interno di questo nuovo materiale che facilita questo scambio. Tuttavia, questa tecnologia ha già raggiunto il suo limite. Le batterie al sodio di questo tipo garantiscono ai veicoli elettrici un’autonomia di soli 250 km. È su questo aspetto che il team di ricercatori sta lavorando attivamente. Vogliono sviluppare una batteria più efficiente, che offra maggiore autonomia rispetto alla tecnologia al sodio già esistente.

Il team del professor McCalla spera di sviluppare una batteria basata su materiali abbondanti e meno costosi rispetto ai metalli più rari come il litio, lo zinco e il cobalto, attualmente utilizzati nelle batterie agli ioni di litio. Stanno già testando componenti che contengono manganese, ferro, sale e ossigeno. Tuttavia, questi sono instabili. Per aggirare questo problema occorre aggiungere un altro elemento. Hanno quindi sviluppato un modo di fare che consente loro di testare la compatibilità di 64 elementi diversi contemporaneamente. Questo modo innovativo di fare le cose fa risparmiare loro molto tempo. Non solo ne testano l’efficienza, ma lo fanno anche a temperature diverse per replicare le condizioni a cui sono sottoposti i veicoli elettrici.

Molte persone pensano che le batterie a fine vita non siano riciclabili. Secondo il ricercatore, tutte le batterie possono essere riciclate. Piuttosto, vede la motivazione come un ostacolo al riciclaggio delle batterie. Sottolinea che le batterie agli ioni di litio contengono metalli che hanno un alto valore commerciale. C’è quindi un interesse a recuperarli. Questo non è il caso delle batterie al sodio. I suoi elementi hanno poco valore e quindi la motivazione per riciclarli potrebbe non esserci, aggiunge.