Sviluppata una nuova batteria al litio metallico con un elettrolita polimerico solido a triplo strato che offre un'elevata sicurezza e una vita più lunga
Garantite garantire interazioni morbide all’interfaccia dell’elettrodo
Un innovativo elettrolita polimerico solido – nuovo nella chimica e nella struttura – promette un ulteriore progresso nel campo delle ricaricabili di ultima generazione. Ci troviamo nel campo delle batterie a litio metallico secondarie, dispositivi particolarmente allettanti per il mondo dell’accumulo grazie all’elevata capacità specifica del materiale anodico (3.860 mAh/g) e la ridotta densità (0,59 g/cm3).
Questo approccio nella classica formulazione con elettrolita liquido ha mostrato fin da subito i suoi limiti applicativi, dovendo destreggiarsi tra problemi come la crescita dendritica o il rischio di incendio. I recenti progressi nello sviluppo di elettroliti allo stato solido hanno fornito una nuova opportunità per l’utilizzo di anodi in litio metallico, prendendo il posto di composti liquidi infiammabili e volatili. E limitando la penetrazione dei dendriti di litio grazie alla loro eccezionale resistenza meccanica.
Tuttavia, ad oggi persiste ancora un divario sostanziale tra il loro potenziale teorico di queste batterie e l’applicazione pratica a causa della relazione conflittuale tra conduttività ionica e finestra elettrochimica, e del delicato equilibrio richiesto tra resistenza meccanica e contatto dell’interfaccia elettrolita elettrodo. Come spiega anche il Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology, in Corea del Sud, uno dei motivi dietro le scarse prestazioni di questi dispositivi è proprio da cercare nelle limitazioni strutturali che ostacolano un contatto ottimale degli elettrodi.
Elettrolita solido a triplo strato per la batteria al litio metallico
Un team di scienziati dell’Istituto coreano ha sviluppato una struttura a triplo strato per l’elettrolita in grado di risolvere più sfide in una sola volta. Ogni strato svolge, infatti, una funzione distinta, migliorando significativamente la sicurezza e l’efficienza della batteria al litio. Nel dettaglio l’elettrolita incorpora decabromodifenil etano (DBDPE) per prevenire gli incendi, zeolite per migliorare la propria resistenza e un’alta concentrazione di un sale di litio – il litio bis(trifluorometansolfonil)imide (LiTFSI) – per facilitare un rapido movimento degli ioni di litio.
Strutturalmente il composto risulta morbido esternamente (assicurando un eccellente contatto dell’elettrodo) e robusto internamente. I test svolti dal gruppo hanno dimostrato che la batteria al litio metallico sviluppata dal team riesce a mantenere circa l’87,9% delle sue prestazioni dopo 1.000 cicli di carica e scarica. Ben oltre, quindi, la durata delle batterie convenzionali.
Inoltre il dispositivo può anche estinguere eventuali incendi, riducendo così significativamente il rischio di esplosioni. La ricerca è stata pubblicata su Small (testo in inglese).
