Batterie Li-CO2: una nuova opportunità

Importanti risultati sono arrivati dall’Università dell’Illinois, a Chicago, nell’ambito delle tecnologie di storage. Il team di ricercatori è stato il primo a dimostrare che le batterie al litio e biossido di carbonio (Li-CO2) possono essere progettate per funzionare in modo completamente ricaricabile.

Lo stato della ricerca

Già nel 2018, i ricercatori del Massachussets Institute of Technology (MIT) di Boston avevano studiato una nuova batteria al litio creata a partire dal biossido di carbonio delle centrali elettriche. Uno dei problemi riscontrati nello studio, pubblicato su Science Direct, consisteva nella difficoltà di trovare nuovi percorsi di reattività per la CO2, considerata poco reattiva. La ricerca in questi anni si è concentrata sull’uso di costosi catalizzatori metallici, e sulla possibilità di usare  una versione a funzionamento continuo del processo, che utilizzerebbe un flusso costante di anidride carbonica.

Nonostante quindi le batterie al litio e anidride carbonica siano interessanti sistemi di accumulo di energia (hanno una densità di energia specifica che è più di sette volte maggiore rispetto alle batterie agli ioni di litio comunemente utilizzate), fino ad ora, gli scienziati non sono stati in grado di sviluppare un prototipo completamente ricaricabile, nonostante il loro potenziale per immagazzinare più energia.

La prima batteria ricaricabile

I ricercatori a Chicago sono riusciti a sviluppare un prototipo che esegue fino a 500 cicli consecutivi di carica/scarica.

Come spiegato nell’articolo pubblicato su Advanced Materials, quando una batteria al litio-anidride carbonica si scarica, produce carbonato di litio (Li₂CO₃) e carbonio (C). Il carbonato di litio si ricicla durante la fase di carica, ma il carbonio si accumula sul catalizzatore, bloccando i siti attivi di quest’ultimo e provocando anche la decomposizione degli elettroliti in uno stato carico. Il tutto si traduce nella perdita di efficienza e corretto funzionamento della batteria.

La batteria Li-CO2 completamente reversibile è sviluppata con neutralità carbonica totale usando  MoS2 come catalizzatore catodico combinato con un elettrolita ionico liquido/dimetilsolfossido. Questa combinazione di materiali produce un singolo composito multicomponente (Li2CO3/C) di prodotti anziché prodotti separati, rendendo il riciclaggio più efficiente.