La nuova "batteria ad acqua" è più sicura ed economica delle batterie agli ioni di litio

RMIT ha guidato un team di ricercatori globali e partner industriali per sviluppare una nuova "batteria ad acqua" riciclabile che dovrebbe essere significativamente più sicura delle batterie agli ioni di litio.

 

Lo stoccaggio di energia agli ioni di litio domina il mercato grazie alla sua tecnologia matura, ma la sua idoneità per lo stoccaggio di energia in rete su larga scala è limitata a causa di problemi di sicurezza con i suoi materiali volatili interni.

 

Il ricercatore capo Ma Tianyi, professore alla School of Science dell'Università RMIT, ha affermato che la loro batteria è all'avanguardia nel campo emergente dei dispositivi di stoccaggio dell'energia idrica, con scoperte che migliorano significativamente le prestazioni e la longevità della tecnologia.< p>

 

Il professor Ma ha detto: "Ciò che abbiamo progettato e costruito si chiama batteria agli ioni di metallo ad acqua o possiamo chiamarla batteria ad acqua."

 

Il team ha utilizzato acqua invece di un elettrolita organico, che consente all'elettricità di fluire tra gli elettrodi positivo e negativo, il che significa che la batteria non prenderà fuoco o esploderà come le batterie agli ioni di litio.

 

"Le attuali tecnologie di stoccaggio dell'energia risolvono le sfide legate allo smaltimento a fine vita affrontate dai consumatori, dall'industria e dai governi di tutto il mondo, grazie allo smantellamento sicuro delle nostre batterie e al riutilizzo o riciclo dei materiali."

 

"La semplicità del processo di produzione delle batterie ad acqua rende possibile la produzione di massa."

 

"Utilizziamo materiali come il magnesio e lo zinco, che sono abbondanti in natura, sono economici e meno tossici rispetto alle alternative ad altri tipi di batterie, il che aiuta a ridurre i costi di produzione e i rischi per la salute umana e l'ambiente."<p >

 

Immagazzinamento energetico e potenziale del ciclo di vita

 

Il team ha prodotto una serie di batterie di prova su piccola scala per numerosi studi sottoposti a revisione paritaria per affrontare una serie di sfide tecniche, tra cui il miglioramento della capacità di accumulo di energia e della longevità.

 

Nella loro ultima ricerca, pubblicata sulla rivista Advanced Materials, sono riusciti a superare una sfida importante: la crescita di dendriti distruttivi, strutture metalliche affilate che possono causare cortocircuiti e altri gravi guasti.

 

Il team ha rivestito i componenti interessati della batteria con un metallo chiamato bismuto e il suo ossido (noto anche come ruggine) come strato protettivo contro la formazione di dendriti.

 

"Le nostre batterie ora durano più a lungo e sono paragonabili alle batterie agli ioni di litio commerciali presenti sul mercato, rendendole ideali per l'uso intensivo e ad alta velocità nelle applicazioni del mondo reale."

 

"Con una capacità impressionante e una durata di servizio estesa, non solo disponiamo di una tecnologia avanzata delle batterie, ma abbiamo anche combinato con successo il nostro design con i pannelli solari per dimostrare uno stoccaggio efficiente e stabile dell'energia rinnovabile."

 

La batteria ad acqua del team sta colmando il divario con la tecnologia agli ioni di litio in termini di densità di energia, con l'obiettivo di utilizzare il minor spazio possibile per unità di potenza.

 

"Abbiamo recentemente creato una batteria ad acqua agli ioni di magnesio con una densità energetica di 75 wattora per chilogrammo (Wh/kg), che equivale al 30% della più recente batteria per auto Tesla."

 

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Small Structures.

 

"Il prossimo passo è aumentare la densità energetica delle batterie ad acqua sviluppando nuovi nanomateriali come materiali per elettrodi."

 

Il professor Ma ha affermato che il magnesio diventerà probabilmente il materiale preferito per le future batterie ad acqua.

 

"Le batterie ad acqua agli ioni di magnesio hanno il potenziale per sostituire le batterie al piombo a breve termine (diciamo da uno a tre anni) e le batterie agli ioni di litio a lungo termine (da cinque a dieci anni da oggi)."<p >

 

"Il magnesio è più leggero e ha una maggiore densità di energia potenziale rispetto ai metalli alternativi come zinco e nichel, il che consentirà alle batterie di avere tempi di ricarica più rapidi e una migliore capacità di supportare dispositivi e applicazioni ad alto consumo energetico."

 

Potenziali applicazioni

 

Il professor Ma ha affermato che la batteria del team è particolarmente adatta per applicazioni su larga scala, rendendola ideale per lo stoccaggio in rete e l'integrazione delle energie rinnovabili, soprattutto in termini di sicurezza.

 

"Con l'avanzare della nostra tecnologia, altri tipi di piccole applicazioni di stoccaggio dell'energia, come l'alimentazione domestica e i dispositivi di intrattenimento, potrebbero diventare realtà."

 

Nell'ambito del progetto di collegamento ARC, il team del professor Ma sta lavorando con il partner industriale GrapheneX, una società di innovazione tecnologica con sede a Sydney, per sviluppare continuamente la propria batteria ad acqua.

 

"Lavoriamo inoltre a stretto contatto con ricercatori ed esperti delle principali università e istituti di ricerca in Australia, Stati Uniti, Regno Unito, Giappone, Singapore, Cina e altrove."

 

"Queste collaborazioni facilitano lo scambio di conoscenze e l'accesso a strutture all'avanguardia. Con l'esperienza di questo team globale in diverse aree, possiamo affrontare le complesse sfide coinvolte da diverse prospettive."