Un nuovo materiale renderebbe le batterie più piccole e meno infiammabili

Le batterie agli ioni di litio possono essere più sicure e compatte se contengono un solido che conduce gli ioni, anziché un liquido. Tuttavia, non sono stati scoperti solidi adatti che consentirebbero alla batteria di mantenere prestazioni stabili. Pertanto, i ricercatori sono alla ricerca di potenziali nuovi materiali. Presso l'Università di Liverpool è stato scoperto un nuovo materiale con promettenti proprietà di permeabilità ionica. È venerdì Nella rivista scientifica Scienze.

Le batterie agli ioni di litio vengono utilizzate, ad esempio, nelle biciclette elettriche, nelle automobili e nei telefoni. Nelle batterie avviene sempre una reazione chimica: gli ioni di litio si spostano dall'anodo al catodo durante la scarica e viceversa durante la ricarica. Il loro percorso passa attraverso l'elettrolita: una sostanza tra anodo e catodo che lascia passare gli ioni, ma non gli elettroni. Gli elettroni sono costretti a spostarsi all'esterno, quindi la batteria fornisce energia.

Il rischio di incendio è uno dei principali svantaggi. Il colpevole è l'elettrolita liquido infiammabile. Richiede un robusto involucro metallico attorno alla batteria e uno strato separatore, un separatore, all'interno della batteria.

Meno spazio e peso

Il solido è un conduttore ionico e non è infiammabile. Ciò la rende più sicura e, di conseguenza, anche altre parti della batteria possono essere migliorate. “L'elettrolita solido occupa meno spazio e peso rispetto all'elettrolita liquido, non richiede più un separatore e richiede meno imballaggi metallici attorno alla cella della batteria”, afferma Mark Hoegbein, professore di nanomateriali per la conversione e lo stoccaggio dell'energia presso l'Università di Twente. “Ma la cosa più importante è che l’attuale anodo di grafite potrebbe potenzialmente essere sostituito con litio metallico puro, riducendo così significativamente il peso e le dimensioni di ciascuna cella della batteria.

Trovare un materiale adatto è difficile. “Non è affatto facile per un solido consentire a un atomo carico, o ione, di muoversi attraverso la sua struttura atomica se lo spazio per il movimento è molto limitato”, Hoegbein riassume la difficoltà.

Il nuovo materiale proposto dai ricercatori di Liverpool-Lee₇Cattivo₂S₇I – ha una conduttività ionica simile a un elettrolita liquido. Oltre alla composizione specifica, il materiale ha anche una struttura atomica specifica, sviluppata combinando ricerca chimica sperimentale e intelligenza artificiale.

“È un risultato interessante con un nuovo materiale con proprietà promettenti”, afferma Hoegbein. “Ma la domanda è sempre: quanto è stabile una cella di batteria? Negli ultimi dieci anni sono state sviluppate diverse classi di materiali con prestazioni promettenti. Con altri solfuri con valori simili agli elettroliti liquidi, si verifica un degrado significativo. Queste batterie possono solo essere caricati e scaricati per un numero limitato di “Ci sono altre sostanze che si decompongono meno, ma hanno meno conduttività ionica”.

I ricercatori sono d’accordo Scienze La stabilità di Lee non viene discussa in dettaglio₇Cattivo₂S₇1. In particolare, sottolineano che la loro scoperta potrebbe portare a una nuova famiglia di materiali elettrolitici.

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