Stoccaggio energetico: necessità di miglioramento delle batterie

Le batterie si servono di reazioni elettrochimiche per immagazzinare energia elettrica da utilizzare successivamente. Sono costituite da due elettrodi: un terminale negativo (catodo), un terminale positivo (anodo) e un elettrolita.

Rispetto ai combustibili fossili liquidi, a parità di peso o di volume di materiale, le batterie immagazzinano quantità inferiori di energia. Questo fattore, insieme al costo, alla disponibilità delle materie prime e alla velocità di ricarica relativamente bassa, costituiscono alcune delle sfide cruciali che la tecnologia delle batterie deve affrontare oggi.

Le batterie agli ioni di litio sono attualmente lo standard di riferimento per lo stoccaggio di elettricità. Sono impiegate in una varietà di dispositivi, tra cui l’elettronica per dispositivi mobili e le auto elettriche. L’utilizzo futuro delle batterie in questi dispositivi richiederà capacità di stoccaggio e velocità di ricarica più elevate, oltre a comportare costi inferiori.

I nanomateriali possono contribuire alla progettazione di batterie migliori fornendo materiali di qualità superiore per catodi e anodi. L’ampia superficie dei nanomateriali come il grafene aiuta ad aumentare il contatto tra catodi, anodi ed elettrolita, consentendo di caricare le batterie più velocemente.

I nanotubi di carbonio possono essere utilizzati per creare elettrodi resistenti e durevoli con un’elevata integrità meccanica pur mantenendo la flessibilità. Gli scienziati stanno utilizzando i nanomateriali anche per ridurre l’usura delle batterie, in modo da garantire che mantengano la loro capacità per molti cicli di carica.

Inoltre, i nanomateriali possono contribuire a rendere economicamente e tecnicamente sostenibili tecnologie per batterie diverse da quelle agli ioni di litio. Le tecnologie delle batterie dipendono da ingenti quantità di materie prime, pertanto le batterie agli ioni di sodio potrebbero rappresentare un valido sostituto, essendo il sodio maggiormente disponibile del litio.