Toshiba ha sviluppato un prototipo per un nuovo tipo di batteria ricaricabile agli ioni di litio che utilizza l'acqua come elettrolita acquoso. Questa nuova batteria non ha solventi organici infiammabili che le consentono di funzionare a basse temperature anche di -30 ° C e di dimostrare un basso rischio per un utilizzo a lungo termine, anche in caso di incendio. Fornisce inoltre un'elevata durata di 2.000 cicli di carica e scarica, rendendo possibile l'utilizzo in molte applicazioni di accumulo di energia di grande capacità.
L'energia che può essere ottenuta da fonti energetiche rinnovabili come il sole e il vento varia con l'ora del giorno, il tempo, la stagione e il luogo. Se dovessimo ottenere un'alimentazione stabile da queste fonti di energia rinnovabile, abbiamo bisogno di batterie stazionarie su larga scala che possano immagazzinare questa energia quando disponibile e alimentarla durante la domanda. Queste batterie di grandi dimensioni sono normalmente batterie ricaricabili agli ioni di litio (LIB) ad alta densità di energia; tuttavia, lo svantaggio di queste batterie LIB è che utilizzano solventi organici infiammabili per ottenere un'elevata densità di energia. Questo è un grave problema di sicurezza e quindi queste batterie di accumulo su larga scala non possono essere utilizzate in applicazioni in cui è richiesta una sicurezza di alto livello.
Le precedenti batterie SCiB di Toshiba avevano migliorato le prestazioni di sicurezza sostituendo il solito anodo di grafite con un ossido di titanato di litio (LTO) non infiammabile. Ora, l'azienda ha ulteriormente migliorato la sicurezza sviluppando una batteria che utilizza un elettrolita acquoso. Mentre l'LTO protegge la batteria da urti e vibrazioni, l'elettrolito acquoso garantisce la sicurezza in caso di incendio nel luogo di installazione. Questo progresso semplifica le misure di sicurezza necessarie durante l'installazione e amplia la portata dei luoghi in cui è possibile installare i sistemi. È ora possibile considerare l'installazione in prossimità di aree residenziali e all'interno di edifici per uffici, fattore che contribuirà ad un più diffuso utilizzo di accumulatori di grandi dimensioni.
Il problema con le batterie acquose fino ad ora è stato che, con il tempo, l'elettrolisi dell'elettrolito acquoso degrada la batteria e le prestazioni del ciclo. Toshiba ha superato questo problema con una nuova struttura della batteria che combina un separatore di elettroliti solido e un elettrolita con un'alta concentrazione di sale di litio. Questo approccio impedisce agli ioni idrogeno (molecole d'acqua) di migrare dal catodo all'anodo, sopprimendo l'elettrolisi come mostrato nell'immagine principale. Ha migliorato le prestazioni aumentando il numero di cicli di carica e scarica a oltre 2.000, 10 volte superiore a quanto è possibile con la tecnologia attuale, raggiungendo anche una tensione di 2,4 V, alta per una batteria acquosa.
La nuova batteria adotta un elettrolita acquoso che non si congela a basse temperature, che realizza carica e scarica a una temperatura fino a -30 ° C.Un altro vantaggio è che l'elettrolita acquoso non solo migliora la sicurezza operativa ma dovrebbe anche ridurre i costi semplificando gli impianti di produzione. Toshiba promuoverà ulteriormente la ricerca e lo sviluppo della batteria acquosa, con l'obiettivo di fornire campioni in tempi brevi.