Nuovi materiali per batterie al litio che raddoppiano l’autonomia

Scienziati del Korea Institute of Science and Technology hanno creato materiali anodici al silicio che possono aumentare di quattro volte la capacità della batteria consentendo una ricarica di oltre l’80% in soli 5 minuti. 

batterie al litio
Credit: Korea Institute of Science and Technology (KIST)

 

Nuove trappole per il silicio, e le batterie al litio migliorano ancora

(Rinnovabili.it) – Materiali di uso quotidiano e un procedimento semplice: è nella “normalità” la cifra del nuovo progetto dedicato alle batterie al litio e condotto presso il Korea Institute of Science and Technology. Qui infatti un gruppo di scienziati del Center for Energy Storage Research ha trovato un modo efficace per sostituire la grafite usata a livello degli anodi con silicio.

Si tratta di una delle “sostituzioni” più ambite nel campo delle batterie al litio. Il silicio, infatti, è in grado di immagazzinare più ioni e dunque più energia rispetto alla grafite. Inserire questo semiconduttore nell’architettura delle celle, significa quindi garantire al dispositivo d’accumulo un’autonomia maggiore. In commercio, tuttavia, sono vendute solo unità contenenti grafite come materiale anodico. Perchè? Perché il silicio durante il processo di carica va incontro ad aumento del volume di quasi quattro volte. Ciò causa la rottura dell’elettrodo e la capacità di stoccaggio diminuisce significativamente durante i cicli di carica e scarica.

 

Per trovare una soluzione al problema c’è chi come Sila Nanotechnologies, giovane società californiana, ha creato una sorta di gabbia microscopica in nano composito per contenerlo. E c’è chi, come il gruppo di scienziati coreani, ha preferito una tecnica ancora più “semplice”.

Il team si è concentrato sull’uso di materiali comuni e quotidiani, come acqua, olio e amido.  Gli scienziati hanno prima sciolto amido e silicio rispettivamente in acqua e olio; quindi li hanno mescolati assieme e riscaldati per produrre composti carbonio-silicio. Per fissare saldamente il carbonio al silicio è stato impiegato un semplice processo termico utilizzato, anche per la frittura di alimenti. In questo modo il materiale non è più in grado di aumentare il proprio volume.

I materiali compositi sviluppati hanno dimostrato una capacità quattro volte superiore a quella dei materiali anodici in grafite e una conservazione della capacità stabile su 500 cicli. È stato inoltre riscontrato che questi nuovi materiali consentono alle batterie al litio di caricarsi a una capacità superiore all’80% in soli cinque minuti.

 

“Siamo stati in grado di sviluppare compositi carbonio-silicio utilizzando materiali comuni di tutti i giorni e semplici processi di miscelazione e riscaldamento senza reattori”, ha spiegato il dott. Hun-Gi Jung, ricercatore capo del team KIST. “Questi potrebbero essere facilmente commercializzati e prodotti in serie. I composti potrebbero essere applicati a batterie agli ioni di litio per veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia”.

 

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