10 min di ricarica per la batteria litio-metallo progettata come un panino

Gli ingegneri della Harvard University hanno impiegato un nuovo design multistrato e un elettrolita solido per regalare alle batteria ad alta densità una lunga durata e brevi tempi di ricarica

batteria litio-metallo
Credits: John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University

la nuova batteria litio metallo di Harvard può essere caricata e scaricata almeno 10.000 volte

(Rinnovabili.it) – È possibile che un unico dispositivo di accumulo elettrochimico possieda alta densità energetica, lunga durata e una ricarica rapida? Queste caratteristiche più di altre definiscono oggi la batteria perfetta, agognato punto d’arrivo di molti studi sull’energy storage. Due ingegneri della Harvard University hanno sfiorato l’obiettivo. Il professore Xin Li e il ricercatore Luhan Ye hanno creato una batteria litio-metallo allo stato solido che rappresenta un ottimo primo passo in questa direzione.

“Le litio-metallo sono considerate il Sacro Graal per la chimica delle batterie grazie alla loro elevata capacità e densità di energia“, afferma Li. Valori che potrebbero mandare in pensione velocemente la tecnologia a ioni di litio – la più diffusa sul mercato. Nota dolente della nuova promessa di storage, la breve durata a causa della bassa efficienza coulombica e la scarsa affidabilità dovuta alla formazione di dendriti. In altre parole, la batteria litio metallo diventa inutilizzabile dopo pochi cicli di ricarica.

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Gli sforzi per migliorare le sue prestazioni sono incentrati soprattutto sull’elettrolita, dal momento che questo elemento può influire su entrambi i problemi. Li e Ye hanno scelto l’approccio dell’elettrolita allo stato solido anziché liquido. E hanno studiato un nuovo design multistrato, composto da materiali con stabilità variabile, che impedisse la penetrazione dei dendriti di litio. “Pensate alla batteria come a un sandwich”, scrivono gli ingegneri. “Per prima cosa viene il pane – l’anodo di litio metallico – seguito dalla lattuga – un rivestimento di grafite. Successivamente, uno strato di pomodori – il primo elettrolita – e uno strato di pancetta – il secondo elettrolita. Si finisce con un altro strato di pomodori e l’ultimo pezzo di pane – il catodo”.

Il primo elettrolita (LPSCI) è più stabile con il litio ma incline alla penetrazione dei dendriti. Il secondo elettrolita (LGPS) è meno stabile con il litio ma sembra immune ai dendriti. In questo modello, le strutture aghiformi possono crescere attraverso la grafite e il primo elettrolita, ma vengono fermate quando raggiungono il secondo. Il risultato è una batteria litio metallo stabile che può essere caricata e scaricata almeno 10.000 volte. E con un’energia specifica di 631.1 Wh/Kg. Questa tecnologia potrebbe aumentare la durata dei veicoli elettrici da 10 a 15 anni senza la necessità di sostituire la batteria. Inoltre grazie alla sua alta densità di corrente, potrebbe aprire la strada a ricariche complete in 10 minuti. La ricerca è pubblicata su Nature.

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