In uno scenario in cui progressi nell’elettrificazione dell’industria automobilistica e nell’uso delle energie rinnovabili, il litio è diventato protagonista e riceve la massima attenzione dai programmi di ricerca e sviluppo. Tuttavia, è una tecnologia che, mentre c’è ancora molta strada da fare, soprattutto per migliorare le prestazioni termiche e ridurre il degrado, è già nella fase finale per estrarne il potenziale. Oltre al litio, gamma di materiali e sistemi utilizzati per immagazzinare e fornire energia se necessario è molto più ampio di quanto si possa sospettare: un campione è nel 10 esempi che mostriamo di seguito.

Questo elenco include batterie che possono fungere da fonte di energia per un veicolo elettrico, nonché batterie che possono alimentare piccoli dispositivi elettronici o reti elettriche delle dimensioni di una città. Le soluzioni sviluppate sono ampie: includono batterie a base di sabbia, anidride carbonica, calore e acqua e altre forse ancora più sorprendenti.

batterie a sabbia

Ha chiamato una startup finlandese Energia notturna polare riscalda gli edifici nella città di Kankaanpää con una batteria che ha sviluppato dalla sabbia. La batteria ha la forma di una torre contenente 100 tonnellate di sabbia. La sabbia viene surriscaldata a circa 500°C utilizzando energia rinnovabile. L’energia eolica è generalmente utilizzata e l’energia solare è utilizzata principalmente in estate. La sabbia mantiene il suo calore per circa tre mesi per l’uso nel lungo e freddo inverno.

batteria al calcio

Un team di ricercatori di Rensselaer Politecnico a Troia, New York, il ioni calcio come alternativa più ecologica, efficiente ed economica all’accumulo di energia per gli ioni di litio. “Stiamo lavorando a una chimica della batteria a basso costo, abbondante, sicura e sostenibile che utilizzi ioni di calcio in un elettrolita acquoso a base d’acqua”, spiega il professore di ingegneria di Rensselaer Nikhil Koratkar in un comunicato stampa.

Sebbene le dimensioni maggiori e la maggiore densità di carica degli ioni calcio rispetto al litio compromettano la cinetica di diffusione e la stabilità ciclica, Koratkar e il suo team offrono strutture di ossido con ampi spazi aperti (canali esagonali ed esagonali) come possibile soluzione.

Poiché è lo ione calcio bivalente, rilascerà due elettroni per ione durante il funzionamento a batteria. Ciò consente a alta efficienza con massa e volume ridotti di ioni calcio. Tuttavia, la maggiore carica ionica e le dimensioni maggiori rispetto al litio rendono molto difficile posizionare ioni calcio negli elettrodi della batteria. Per risolvere questo problema, Koratkar spiega lo sviluppo di una classe speciale di materiali chiamati ossidi di molibdeno e vanadio, che contengono grandi canali o tunnel esagonali ed ettagonali che attraversano il materiale.

batterie ad anidride carbonica

una società chiamata Cupola energetica completato un impianto di prova pilota sull’isola italiana della Sardegna. La batteria ad anidride carbonica può immagazzinare l’energia necessaria per mantenere una rete elettrica per 10 ore a meno della metà del costo di un sistema di batterie agli ioni di litio.

il CO_Due ha la proprietà di condensare e di essere immagazzinato come liquido sotto pressione ea temperatura ambiente. Il processo di “ricarica” ​​consiste nel prendere il CO_Due immagazzinato in un grande caveau a temperatura e pressione atmosferica e compresso in un liquido utilizzando fonti di energia rinnovabile come vento e sole. Il risultato genera calore che è la CO. riscalda_Due convertire il liquido in gas che passa attraverso una turbina e genera elettricità durante il processo di “scarico”. il CO_Due ritorna alla cupola dove rimane per il ciclo di carica successivo.

riscaldare la batteria

Il Massachusetts Institute of Technology (MIT) e National Renewable Energy Laboratory (NREL) hanno sviluppato una cella termofotovoltaica (TPV) che converte il calore in elettricità catturando passivamente fotoni ad alta energia da una fonte di calore. Con un’efficienza superiore al 40%, le prestazioni sono migliori di quelle dei tradizionali motori a vapore, secondo il MIT.

Secondo il MIT News Bureau, il piano è di incorporare la cella TPV in una batteria termica su scala di rete in modo che il sistema possa assorbire l’energia in eccesso da fonti rinnovabili come il sole e immagazzinare quell’energia in banchi di grafite calda altamente isolati. Quando è necessaria energia, come nei giorni nuvolosi, le celle TPV convertono il calore in elettricità e inviano l’energia a una rete elettrica.

batteria ad acqua

Alsym Energy sta lavorando su una batteria che non utilizza nichel, cobalto o litio nel catodo, ma ossido di manganese, mentre l’anodo è un ossido di un metallo diverso dal litio. Come spiega l’azienda, eliminandoli si evitano i problemi legati alla consegna e al costo di ciascuno di questi materiali. L’elettrolita è costituito principalmente da acqua e non richiede l’uso di solventi organici. I materiali non infiammabili e non tossici rendono questa batteria più ecologica e sicura in quanto non vi è alcun rischio di accensione e combustione.

Le batterie sono in fase di sviluppo per veicoli elettrici e altre applicazioni. Alsym ha convinto il fornitore di servizi di gestione navale con sede a Singapore Synergy Marine a collaborare allo sviluppo di applicazioni specifiche per l’industria marittima. Alsym fornirà a Synergy e Nissen Kaiun “un gigawatt di batterie all’anno per tre anni. I sistemi di batterie devono soddisfare livelli di prestazioni chiave e requisiti normativi specifici per navi mercantili e petroliere”.

Un’altra “batteria ad acqua”

Il più grande esempio di batteria ad acqua che abbiamo fino ad oggi è il “Nant la batteria di Drance” in Vallese, Svizzera. I suoi componenti sono il Vieux Emosson Reservoir, che contiene 25 milioni di metri cubi d’acqua (più di 6.500 piscine olimpioniche), e il Reservoir Emosson a valle del primo, il secondo bacino idrico più grande della Svizzera, una grotta profonda 600 metri.

Tra i due serbatoi ci sono sei turbine idrauliche, ciascuna in grado di generare 150 MW di elettricità. L’energia rinnovabile, quando è abbondante, aziona le turbine per pompare l’acqua dal bacino inferiore a quello superiore; se necessario, l’acqua viene restituita tramite le turbine al serbatoio inferiore per generare elettricità. Secondo Nant de Drance, la capacità di accumulo di energia di questa gigantesca batteria è di 20 milioni di kWh, equivalente a quella di 400.000 batterie di auto elettriche.

batteria a gravità

Lo sviluppatore olandese di attrezzature pesanti Produzione Huisman lavora con gravità , una start-up con sede a Edenburgh, in Scozia, per la produzione di sistemi di batterie a gravità. Il concetto consiste in una torre o un pozzo minerario da cui pende un peso pesante. Come con gli esempi a base di sabbia e acqua sopra menzionati, l’energia rinnovabile viene utilizzata per alimentare i verricelli per sollevare il peso; quando serve energia, il peso diminuisce gradualmente, generando elettricità.

tamburi di legno

Stora Ensoun produttore di carta e prodotti per l’edilizia e l’imballaggio rinnovabili, partner con volt nord sviluppare batterie a base di legno dotate di un anodo prodotto con carbonio duro a base di lignina, un componente prodotto ed estratto dal legno degli alberi.

Stora Enso possiede il brevetto ei vari metodi di utilizzo della lignina, che in commercio chiamano Lignode. L’azienda ha le componenti chiave e l’esperienza con cui vogliono rendere possibile questo progetto. Questa azienda ottiene il materiale necessario attraverso lo sfruttamento delle proprie foreste gestite in modo sostenibile. Da Northvolt avranno il compito di promuovere la progettazione delle celle, lo sviluppo del processo produttivo e l’eventuale espansione di questa tecnologia.

Carta e batteria ad acqua

Lo sviluppatore di scienza e tecnologia dei materiali empa ha sviluppato una batteria di carta usa e getta attivata dall’acqua. I ricercatori suggeriscono che potrebbe essere utilizzato per alimentare un’ampia varietà di dispositivi elettronici monouso a bassa potenza, come tag intelligenti di tracciamento degli oggetti, sensori ambientali e dispositivi diagnostici medici.

batteria al potassio

l’avvio Gruppo 1con sede ad Austin, in Texas, afferma di essere la prima azienda al mondo a commercializzare materiali catodici per nuovi batterie agli ioni di potassio (KIB). In un comunicato stampa, l’azienda ha dichiarato che sta utilizzando un “processo basato sull’apprendimento automatico per ottimizzare la produzione di materiali catodici KIB a ricarica rapida, ad alta efficienza e più sicuri da KIB potassio bianco di Prussia (KPW), che potrebbe essere un alternativa alle batterie agli ioni di litio.

La società afferma che l’adozione da parte del settore dei materiali catodici KPW del Gruppo 1 “accelererà attraverso l’allineamento dei materiali degli anodi di grafite esistenti, degli elettroliti, della progettazione delle celle e dei processi di produzione delle batterie”. ioni di litio. Ciò significa che i produttori non devono modificare l’infrastruttura esistente”.

Il potassio utilizzato nei materiali catodici KPW del Gruppo 1 è 1.000 volte più abbondante sulla Terra del litio, secondo il Gruppo 1, e 20 volte più economico.