La prima batteria ad anidride carbonica completamente ricaricabile con neutralità del carbonio

Le batterie al litio-anidride carbonica sono interessanti sistemi di accumulo di energia perché hanno una densità di energia specifica che è più di sette volte maggiore delle batterie agli ioni di litio comunemente utilizzate. Tuttavia, fino ad ora, gli scienziati non sono stati in grado di sviluppare un prototipo completamente ricaricabile, nonostante il loro potenziale per immagazzinare più energia.

I ricercatori dell’Università dell’Illinois a Chicago sono i primi a dimostrare che le batterie al litio-anidride carbonica possono essere progettate per funzionare in modo completamente ricaricabile e hanno testato con successo un prototipo di batteria al litio-anidride carbonica in grado di eseguire fino a 500 cicli consecutivi di carica /processi di ricarica.

I loro risultati sono pubblicati sulla rivista Materiale avanzato.

“Le batterie al litio-anidride carbonica sono attraenti da molto tempo, ma in pratica non siamo stati in grado di ottenerne una veramente efficiente fino ad ora”, ha affermato Amin Salehi-Khojin, professore associato di ingegneria meccanica e industriale presso l’UIC’s College of Ingegneria.

Tradizionalmente, quando una batteria al litio-anidride carbonica si scarica, produce carbonato di litio e carbonio. Il carbonato di litio si ricicla durante la fase di carica, ma il carbonio si accumula semplicemente sul catalizzatore, portando infine al guasto della batteria.

“L’accumulo di carbonio non solo blocca i siti attivi del catalizzatore e previene la diffusione dell’anidride carbonica, ma innesca anche la decomposizione dell’elettrolita in uno stato carico”, ha affermato Alireza Ahmadiparidari, prima autrice dell’articolo e studentessa laureata all’UIC College of Engineering.

Salehi-Khojin e i suoi colleghi hanno utilizzato nuovi materiali nella loro batteria sperimentale all’anidride carbonica per incoraggiare il riciclaggio completo sia del carbonato di litio che del carbonio. Hanno usato il bisolfuro di molibdeno come catalizzatore catodico combinato con un elettrolita ibrido per aiutare a incorporare il carbonio nel processo ciclico.

In particolare, la loro combinazione di materiali produce un unico composto multicomponente di prodotti anziché prodotti separati, rendendo il riciclaggio più efficiente.

“La nostra combinazione unica di materiali aiuta a realizzare la prima batteria al litio ad anidride carbonica a emissioni zero con molta più efficienza e durata del ciclo di lunga durata, che le consentirà di essere utilizzata in sistemi avanzati di accumulo di energia”, ha affermato Salehi-Khojin.