Grazie a un'ottima densità energetica e a un peso leggero, le batterie al litio-zolfo sono una delle alternative più promettenti alle tradizionali batterie agli ioni di litio. Le batterie al litio-zolfo prodotte finora hanno però riscontrato un ostacolo rilevante: lo zolfo è contenuto nel catodo che può essere costruito in due modi e che può avere un'alta densità energetica in termini di peso (gravimetrico) o di volume (volumetrico). Una cosa esclude l'altra e questo vuol dire che si può ottenere una batteria piccola ma pesante o leggera ma grande.
Catodo di zolfo ibrido altamente conduttivo
E' questo il limite che un team di ricerca composito del MIT, del Samsung Advanced Institute of Technology, della Tongji University, della Chinese Academy of Sciences e del Songshan Lake Materials Laboratory ha cercato di risolvere. Come?
Sviluppando un nuovo catodo di zolfo ibrido costituito da una combinazione di particelle di zolfo puro e solfuro di molibdeno a fase di Chevrel. Il risultato finale è un elemento altamente conduttivo e che non richiede un grande quantitativo di carbonio: circa il 10% rispetto al 20-30% necessario per i tradizionali catodi di zolfo.
Batteria a tre strati altamente performante
Utilizzando il nuovo catodo, il team ha costruito una batteria a tre strati con una capacità di 1.000 mAh, con delle prestazioni che superano già quelle delle batterie esistenti, senza considerare che la tecnologia non è stata ancora ottimizzata.
Generalmente, la densità di energia delle batterie agli ioni di litio commerciali supera a 265 wattora per chilogrammo e 700 wattora per litro. Mentre le attuali batterie al litio-zolfo possono raggiungere i 400 watt-ora in entrambi i casi.
La nuova batteria ibrida al litio-zolfo riesce attualmente raggiungere oltre 360 ??watt-ora per kg e 581 per L, il che significa che ha già una densità gravimetrica migliore rispetto agli ioni di litio e una densità volumetrica migliore rispetto ad altri dispositivi al litio-zolfo.
Il team ritiene che, con lavoro di ottimizzazione, la batteria potrebbe raggiungere i 400 wattora per kg e i 700 per L.
Si lavora anche sul fronte della durata
Un altro fronte sul quale i ricercatori sono impegnati è la durata delle batterie ma anche da questo punto di vista sono fiduciosi.
