Un nuovo importante studio nel mondo dell’energetica è stato svolto dal fisico americano John Goodenough, famoso per aver inventato le batterie agli ioni di litio, oggi utilizzate in dispositivi di tutti i tipi. Lo scienziato, alla veneranda età di 94 anni, ha progettato un nuovo tipo di pila “all-solid-state” insieme ad un team di ricercatori della Università del Texas ad Austin, con ricarica più rapida e capacità di accumulare un’energia tre volte superiore.
Lo studio, pubblicato su Royal Society of Chemistry e condotto da John Goodenough in collaborazione con la ricercatrice senior Maria Helena Braga dalla Cockrell School, consiste nello sviluppo di una nuova soluzione energetica low-cost non combustibile, più duratura e con un’elevata densità di energia volumetrica.
“I costi, la sicurezza, la densità energetiva, i rapporti di carica e la durata sono temi critici per le macchine elettriche per far sì che vengano maggiormente acquistate – afferma Goodenough – crediamo che la nostra scoperta risolverebbe molti dei problemi inerenti alle batterie di oggi.”
Le batterie al litio attuali utilizzano elettroliti liquidi per trasportare gli ioni attraverso l’anodo (la parte negativa della carica) e il catodo (la parte positiva). Questo processo non consente una ricarica rapida degli accumulatori, che nel caso venisse forzata potrebbe causare dendriti o “metal whiskers” provocando da un cortocircuito fino a esplosioni e incendi. I ricercatori quindi, per ovviare a questa limitazione, si basano su elettroliti in vetro che consentono l’utilizzo di un anodo di metallo alcalino senza formazione di dendriti e garantiscono il funzionamento della batteria in condizioni fino a -20° C.
Questo elemento metallico composto da litio, sodio o potassio (che non è possibile con batterie convenzionali) aumenta la densità di energia del catodo e fornisce un lungo ciclo di vita. Negli esperimenti, le cellule dei ricercatori hanno dimostrato più di 1.200 cicli con bassa resistenza delle cellule ed è la prima cella di batteria completamente allo stato solido che può operare sotto i 60 gradi Celsius.
Braga ha iniziato a sviluppare elettroliti di vetro con i colleghi presso l’Università di Porto in Portogallo e circa due anni fa ha iniziato a collaborare con Goodenough e il ricercatore Andrew J. Murchison all’UT Austin. “Gli elettroliti di vetro permettono la sostituzione a basso costo di sodio per il litio. Il sodio viene estratto dall’acqua di mare che è ampiamente disponibile”, ha detto Braga evidenziando la possibilità di realizzazione tramite materiali naturali ed ecocompatibili.
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