In un articolo pubblicato in Proceedings of the National Academy of Sciences, un team di ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute(RPI) descrive una soluzione al problema persistente delle batterie al potassio.
In una batteria agli ioni di litio, in genere si trova un catodo costituito da un composto di litio e un anodo in grafite. Durante le fasi di carica e scarica, gli ioni di litio fluiscono avanti e indietro tra questi due elettrodi. In questa configurazione, se si provasse a sostituire il composto di litio con uno a base di potassio - un elemento molto più abbondante e meno costoso del litio - le prestazioni calerebbero: il potassio è un elemento più grande e pesante e, quindi, meno denso di energia. Invece, il team del RPI ha cercato di migliorare le "prestazioni del potassio" sostituendo anche l'anodo di grafite con un composto a base di potassio ottenendo così delle performance che possono competere con quelle di una tradizionale batteria agli ioni di litio.
Tuttavia, sebbene le batterie con elettrodi metallici siano una tecnologia molto promettente, sono tradizionalmente afflitte sull'anodo dal fenomeno delle dendriti. Le dendriti si formano a causa della posa non uniforme di depositi metallici mentre la batteria subisce ripetuti cicli di carica e scarica. Nel tempo, questi accumuli diventano lunghi e quasi ramificati, e se crescono troppo possono perforare il separatore di membrana isolante cortocircuitando la batteria, con il potenziale di dare fuoco all'elettrolita organico all'interno del dispositivo.
I ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute hanno dimostrato come sia possibile superare la sfida persistente delle dendriti nella loro batteria con elettrodi metallici a base di potassio. Facendo funzionare la batteria a una velocità di carica e scarica relativamente elevata, si può aumentare la temperatura all'interno del dispositivo in un modo ben controllato e incoraggiare le dendriti a "auto-guarire" all'anodo. L'aumento di temperatura all'interno della batteria non scioglie i depositi di metallo ma aiuta ad attivare la diffusione superficiale in modo che gli atomi di potassio si spostino lateralmente dalla "pila" levigando efficacemente la dendrite.
Con questa soluzione, si può mettere a punto un sistema di gestione che, ogni volta che la batteria non è in uso, può applicare un calore locale nel dispositivo per attivare l'auto-guarigione delle dendriti.
fonte: Rensselaer Polytechnic Institute