Batteria alluminio-zolfo per stoccaggio su piccola scala a 8,99 dollari/kWh

Batteria alluminio-zolfo per stoccaggio su piccola scala a 8,99 dollari/kWh

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I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno sviluppato una batteria con due elettrodi in alluminio e zolfo, con un elettrolita di sali fusi interposto. Hanno affermato che gli elettrodi di zolfo, con un'elevata densità di carica di 12,0 mg cm², possono mantenere un'elevata capacità di 2 mAh g–520 per oltre 1 cicli a 100 °C.

Un team di ricerca guidato dal Massachusetts Institute of Technology ha sviluppato un nuovo tipo batteria alluminio-zolfo che si suppone sia resistente al cortocircuito dei dendriti.

"La batteria è destinata ad applicazioni di accumulo di energia stazionarie su piccola scala", ha affermato il ricercatore Donald R. Sadoway. "La commercializzazione è in corso presso la startup statunitense Avanti Battery Company."

I dendriti sono minuscole protuberanze aghiformi che possono crescere all'interno di una batteria e causare una serie di effetti indesiderati, tra cui, nel peggiore dei casi, il guasto completo della batteria e persino incendi.

La batteria si basa su due elettrodi in alluminio e zolfo e su un elettrolita di sale fuso interposto. L'elettrolita è composto da cloruro di sodio (NaCl), cloruro di potassio (KCl) e cloruro di alluminio (AlCl 3 ) ed è stato preparato con alti livelli di AlCl 3 .

"Abbiamo dimostrato che questi sono fondamentali per supportare l'elettrodeposizione ultraveloce dell'alluminio (carica delle cellule) alterando al contempo la formazione dei dendriti", hanno affermato gli scienziati, riferendosi ai tre composti.

Sono estremamente economici e abbondanti rispetto al litio, al nichel, al cobalto e alla grafite utilizzati nelle batterie agli ioni di litio.

"Il sale di cloroalluminio che abbiamo scelto ha sostanzialmente rimosso i dendriti, consentendo al contempo una ricarica molto rapida", ha spiegato Sadoway. "Abbiamo condotto esperimenti a velocità di ricarica molto elevate, caricando in meno di un minuto, e non abbiamo mai perso celle a causa di cortocircuiti dei dendriti."

I ricercatori hanno affermato che gli elettrodi di zolfo con un carico elevato di 12,0 mg cm 2 possono mantenere un'elevata capacità di 520 mAh g –1 per più di 100 cicli a 5 °C.

"Attribuiamo la piena accessibilità della capacità dell'elettrodo alla vantaggiosa bassa tensione superficiale della fusione di cloroalluminato", hanno affermato.

"La nostra batteria ha un duplice vantaggio economico. Innanzitutto, data la grande abbondanza di tutti i componenti, alluminio, zolfo, NaCl, KCl e AlCl 3, il costo stimato a livello di cella della nostra batteria Al-S è di soli 8,99 dollari per kWh, ovvero dal 12% al 16% di quello delle attuali batterie agli ioni di litio", ha affermato l'accademico. "Abbiamo anche dimostrato che l'uso di alluminio di bassa qualità (ad esempio, la pellicola per imballaggi alimentari) nell'elettrodo negativo non comporta un degrado evidente delle prestazioni della cella".

Il team di ricerca era composto da membri dell'Università di Pechino, dell'Università dello Yunnan, dell'Università di Tecnologia di Wuhan, dell'Università di Louisville, dell'Oak Ridge National Laboratory e dell'Università di Waterloo.