Un nuovo polimero organico apre la strada a batterie riciclabili basate sull'acqua
"Questo studio fornisce una strategia di progettazione per rendere le molecole redox idrofobiche compatibili con i sistemi acquosi"
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Le batterie acquose esistono da secoli. Sono sicure e relativamente poco costose, ma la loro adozione nei nuovi sistemi di accumulo di energia, come lo stoccaggio in rete e i veicoli elettrici, è stata limitata. Uno dei motivi principali è la compatibilità dei materiali: molti elettrodi non funzionano bene negli elettroliti acquosi. Per i polimeri redox organici, in particolare, l'idrofobicità ha rappresentato un ostacolo. Come altri materiali polimerici, presentano anche problemi di decomposizione e riciclaggio.
Schema di una batteria acquosa riciclabile.
Kouki Oka et al.
Ora, un gruppo di ricerca dell'Università di Tohoku, in collaborazione con NITTO BOSEKI CO., LTD, ha sviluppato un nuovo polimero redox organico che affronta queste sfide di lunga data.
Per superare gli ostacoli, il team ha introdotto il p-diidrossibenzene - una molecola organica con un'elevata capacità di accumulo di carica - in una poliammina, che è solubile in acqua grazie alla sua carica positiva. Questo risultato è stato ottenuto attraverso una semplice reazione di condensazione. Il polimero risultante mantiene un'elevata idrofilia, può essere utilizzato come materiale elettrodeattivo a temperatura ambiente (25°C) e può essere scomposto nei suoi componenti grezzi in condizioni blande a temperature inferiori ai 100°C.
"Questo studio fornisce una strategia di progettazione per rendere le molecole redox idrofobiche compatibili con i sistemi acquosi", ha dichiarato Kouki Oka, professore associato presso l'Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials della Tohoku University. "Combinando un'elevata capacità di immagazzinamento della carica con la riciclabilità, possiamo aprire nuove direzioni per la ricerca sulle batterie sostenibili".
I risultati evidenziano due vantaggi fondamentali. In primo luogo, l'uso di elettroliti a base d'acqua evita il rischio di incendio associato ai solventi infiammabili tradizionali. In secondo luogo, poiché i nuovi polimeri sono composti da elementi abbondanti e possono essere facilmente decomposti, possono contribuire a ridurre il consumo di risorse e l'inquinamento da plastica.
"Il nostro prossimo passo sarà quello di valutare la durata e altri fattori di prestazione per comprendere il pieno potenziale di questo materiale per le applicazioni reali", ha aggiunto Oka.
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