Messo a punto un nuovo sistema per far crescere densi strati di litio metallico uniforme che evita la formazione di dendriti e rende più veloce la fase di carica
Batterie al litio metallico a ricarica rapida che non temono i dendriti
(Rinnovabili.it) – Sulla carta il litio metallico rappresenta il materiale anodico ideale per le batterie ricaricabili a base di litio. Offre infatti la più alta densità di energia gravimetrica possibile (ossia la quantità di energia che può essere immagazzinata per unità di massa) e consente alte velocità di carica. Sull’altro piatto della bilancia pesa però un problema non indifferente: questo materiale tende a formare dendriti, sottili strutture ramificate e aghiformi che possono ridurre la sicurezza e la durata della batteria. E la loro formazione aumenta con l’aumentare della velocità di ricarica.
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Un team di ingegneri della California ha cercato di ovviare al problema a partire dal metodo di crescita del litio metallico sull’anodo. Il lavoro, guidato dai ricercatori guidato dell’Università della California di San Diego, ha permesso di ottenere densi strati di litio uniforme privi di dendriti. Un passo avanti che apre le porte a batterie al litio metallico a ricarica rapida.
Il trucco è stato quello di pensare “fuori dalla scatola”. Per far crescere i propri cristalli di litio sull’anodo, il team ha sostituito la più tradizionale superficie in rame, materiale “amico” del Li, con una nanocomposita in fluoruro di litio e ferro, litiofobica.
“La speciale superficie nanocomposita rappresenta la scoperta”, ha spiegato Ping Liu, professore di nanoingegneria della UC San Diego, e autore senior della pubblicazione su Nature Energy. “Abbiamo sfidato le tradizionali nozioni […] La convinzione prevalente è che il litio cresca meglio su superfici che gli piacciono, superfici litofile. In questo lavoro, dimostriamo che non è sempre vero. Il substrato che usiamo non ama il litio. Tuttavia, fornisce abbondanti siti di nucleazione insieme a un rapido movimento superficiale del litio. Questi due fattori portano alla crescita di splendidi cristalli”. E da questi cristalli, anche a velocità di carica elevate, crescono densi strati di litio privi di dendriti. Il risultato sono batterie al litio metallico a lungo ciclo di vita che possono essere ricaricate rapidamente.
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