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La batteria aria-sodio diventa durevole ed efficiente

Le migliori prestazioni sono disponibili solo con aria ambiente normale. (Immagine: Nature Communications)
Le migliori prestazioni sono disponibili solo con aria ambiente normale. (Immagine: Nature Communications)
Le batterie metallo-aria richiedono una struttura molto complessa. Questo non è il caso della nuova variante ad alta densità di potenza ed efficienza, che deve la sua funzione a un nuovo tipo di materiale.

Un elettrodo, che in pratica è solo l'aria circostante, promette un'estrema semplificazione nella costruzione di batterie ricaricabili. Tuttavia, l'umidità e, non ultimo, l'ossigeno sono tra le sostanze che successivamente attaccano l'anodo metallico e causano una perdita di prestazioni relativamente rapida. Sarebbero quindi necessari filtri dell'aria elaborati per evitare questo

La cella della batteria presentata all'Università di Pohang in Corea del Sud è una storia completamente diversa. Qui, i ricercatori sono riusciti a dimostrare che le reazioni chimiche con ossigeno, CO2 e acqua aumentano effettivamente le prestazioni della cella, anche grazie al cosiddetto conduttore superionico di sodio (Na) (NASICON) che ricopre l'anodo.

Forma un elettrolita solido composto da sodio, silicio e zirconio, tra le altre cose. Contiene anche nichel, importante per la reazione con l'acido carbonico. Questo viene prodotto da acqua e CO2. Entrambe le sostanze sono presenti nell'aria e assicurano la formazione di un ulteriore strato poroso in cui si accumulano anche gli ioni di sodio e aumentano la conduttività degli ioni.

Di conseguenza, la cella qui presentata raggiunge tensioni pratiche di quasi 3 volt e può essere ricaricata con un solo volt in più. Questo è particolarmente importante per ottenere un'elevata efficienza. Se la tensione durante la carica e la scarica è troppo distante, è necessaria una corrente notevolmente maggiore per la carica rispetto a quella disponibile successivamente.

Tuttavia, c'è ancora un po' di strada da fare prima che questo possa essere utilizzato nella pratica. Nello studio pubblicato, sono state raggiunte 100 cariche - con una potenza residua dell'86%. Per un uso pratico, sarebbe ovviamente auspicabile un aumento di dieci volte.

Una caratteristica della promettente batteria dovrebbe essere particolarmente gradita ai residenti dei climi temperati. L'umidità abituale del 70 percento garantisce le massime prestazioni della batteria metallo-aria. L'e-car può quindi percorrere alcuni chilometri in più.

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Mario Petzold, 2024-06- 6 (Update: 2024-06- 6)