Un team di ricercatori ha sviluppato un nuovo design che sostituisce i metalli costosi e il tradizionale elettrolita liquido delle batterie a ioni di litio con economici fluoruri metallici e un polimero solido
(Rinnovabili.it) – La crescente popolarità delle batterie agli ioni di litio ha messo a dura prova negli ultimi anni la fornitura mondiale di cobalto e nichel, due metalli fondamentali per gli attuali dispositivi di stoccaggio, facendone lievitare i prezzi. Nel tentativo di sviluppare progetti alternativi in grado di alleggerire la dipendenza da questi materiali preziosi, i ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno realizzato un nuovo sistema catodico che sostituisce i componenti tradizionali con più economici fluoruri metallici.
“Gli elettrodi realizzati con fluoruri di metalli di transizione hanno da tempo mostrato d’avere problemi di stabilità, creando notevole scetticismo sulla loro capacità di essere utilizzati nelle batterie di prossima generazione”, ha affermato Gleb Yushin, professore alla School of Materials Science and Engineering della Georgia Tech. “Tuttavia noi abbiamo dimostrato che se usati con un elettrolita polimerico solido, sono in grado di vantare una notevole stabilità – anche a temperature più elevate – che potrebbero portare a batterie agli ioni di litio più sicure, più leggere ed economiche”.
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Per lo studio, pubblicato il 9 settembre sulla rivista Nature Materials (testo in inglese), il team di ricerca ha fabbricato un nuovo tipo di catodo da materiale attivo in fluoruro di ferro (FeF2) e un elettrolita polimerico solido. I fluoruri di ferro hanno più del doppio della capacità dei tradizionali catodi a base di cobalto o nichel, oltre ad essere fino a 300 volte più economici. Per produrre l’elettrodo, i ricercatori hanno sviluppato un processo per infiltrare l’elettrolito solido nel catodo prefabbricato, pressando a caldo l’intera struttura per aumentare la densità e ridurre eventuali vuoti. La principale caratteristica dell’elettrolito a base di polimeri è la sua “elesticità”, ossia la capacità di adattarsi ai cambiamenti di volume del FeF2 durante i cicli di carica e scarica formando un’interface molto stabile con questo materiale.
Il gruppo ha testato diverse varianti delle nuove batterie a stato solido per analizzarne le prestazioni in oltre 300 cicli di carica e scarica a temperature di 50°C, rilevando delle performance superiori a quelle di progetti precedenti con i cloruri metallici.
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