Una cooperazione per batterie più ecologiche
Max Planck sviluppa batterie al sodio-solfuro insieme al produttore australiano-britannico di batterie Gelion
Le batterie al sodio-solfuro potrebbero risolvere un problema della transizione energetica: sono destinate ad immagazzinare l'elettricità proveniente dall'energia eolica e fotovoltaica in modo economico ed ecologico. Questo perché il vento e il sole non sempre forniscono energia quando è più necessaria. Tuttavia, la durata di vita delle batterie al sodio e zolfo è ancora limitata. Tuttavia, un team guidato da Markus Antonietti, direttore dell'Istituto Max Planck per i Colloidi e le Interfacce, ha sviluppato un materiale catodico composto, tra l'altro, da zolfo e carbonio, che prolunga significativamente la durata e rende le batterie più potenti.
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Finanziamento della ricerca e licenze esclusive
Il Max Planck Institute of Colloids and Interfaces ha ora concluso un accordo di cooperazione con il produttore australiano-britannico di batterie Gelion per sviluppare ulteriormente i materiali a base di zolfo e carbonio per un'ampia applicazione industriale. "Siamo lieti di collaborare con Gelion per commercializzare la nostra tecnologia pionieristica per le batterie allo zolfo", afferma Markus Antonietti, direttore del Max Planck Institute of Colloids and Interfaces. "Insieme, vogliamo offrire soluzioni energetiche accessibili, sostenibili e potenti per soddisfare le esigenze globali".
L'accordo di cooperazione prevede che Gelion finanzi la ricerca presso l'Istituto Max Planck dei Colloidi e delle Interfacce con 600.000 euro per tre anni e che, in cambio, conceda una licenza esclusiva per i brevetti derivanti dalla ricerca. Markus Antonietti fornirà inoltre consulenza a Gelion sullo sviluppo di batterie al sodio e zolfo nell'ambito della cooperazione. Infine, il Max Planck Institute of Colloids and Interfaces formerà scienziati che potranno poi intraprendere una carriera presso Gelion. "Questo significa che abbiamo intrapreso un viaggio lungo ma promettente: dai test di laboratorio sulle monete alle batterie stazionarie su larga scala come alternativa alle tradizionali batterie al litio", spiega Markus Antonietti.
I nanomateriali zolfo-carbonio includono i polisolfuri nocivi
Le batterie agli ioni di litio rappresentano ancora lo standard di riferimento nella tecnologia delle batterie, ma il litio è una risorsa scarsa e il suo utilizzo è associato a un notevole danno ecologico: dall'estrazione e dalla lavorazione ad alta intensità energetica allo smaltimento dei residui tossici. Il sodio e lo zolfo, invece, sono abbondanti, poco costosi e molto meno dannosi per l'ambiente di alcuni componenti delle batterie agli ioni di litio. Il sodio - si pensi al comune sale da cucina - può essere estratto dall'acqua di mare o dai depositi di sale. Lo zolfo è un sottoprodotto dell'industria del petrolio e del gas.
Tuttavia, le batterie sodio-solfuro hanno finora sofferto di un problema tecnico noto come polisolfuro shuttling - la formazione di polisolfuri solubili che possono migrare tra gli elettrodi, danneggiando la batteria e riducendone la durata. Proprio a questo problema potrebbero porre rimedio i materiali zolfo-carbonio sviluppati dal dipartimento di Markus Antonietti. Sono infatti permeati da nanopori che racchiudono i polisolfuri. Una batteria di prova ha mantenuto l'80% della sua capacità originale dopo 1.500 cicli di carica e scarica. I nanomateriali consentono inoltre di utilizzare oltre il 99% dello zolfo per l'accumulo di energia, aumentando così la già elevata densità energetica di una batteria sodio-solfuro. "Lo zolfo ha sempre permesso di ottenere un'alta densità energetica, ma ci sono stati problemi con le prestazioni e la durata dei cicli", afferma John Wood, CEO di Gelion. "Combinando gli approcci di Gelion e Max Planck, ora abbiamo la possibilità di ottimizzare tutte e tre le proprietà in un'unica cella".
Gelion costruisce i primi prototipi
Finora Gelion ha lavorato principalmente sulle batterie al litio-zolfo, che potrebbero diventare più durevoli e più potenti grazie ai materiali di Max Planck. Ora l'azienda si dedicherà anche allo sviluppo di batterie al sodio-zolfo e sta costruendo un prototipo 100 volte più grande della cella a moneta del laboratorio Max Planck. "Insieme, Gelion e l'Istituto Max Planck hanno capacità straordinarie", afferma Thomas Maschmeyer, fondatore e direttore di Gelion. "Questo ci permetterà di sviluppare un dispositivo di accumulo di energia sicuro ed economico, con caratteristiche di rendimento molto interessanti e che utilizza alcuni dei migliori elementi disponibili - carbonio, sodio e zolfo".
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