Prestazioni migliorate grazie ad un nuova interfaccia polimerica tra anodo ed elettrolita. Ridotti anche i costi di produzione
Un gruppo di ricercatori della Penn State ha capito come raddoppiare la densità energetica delle batterie al litio metallico rendendole più stabili
(Rinnovabili.it) – Possono le batterie al litio metallico divenire la prima scelta per l’alimentazione di veicoli elettrici, smartphone e computer portatili? Per la Penn State University, negli Stati Uniti, la risposta è sì. Qui un gruppo di ingegneri chimici ha trovato il modo per rendere questi dispositivi affidabili, efficienti e in grado di competere con le alternative commerciali.
Le batterie al litio metallico sono essenzialmente pile primarie, ossia monouso. Nonostante l’elevata densità di carica e le ottime tensioni, questa tecnologia ha difficoltà a prestarsi alla ricaricabilità. Il problema principale è proprio nell’elemento che le contraddistingue: l’anodo in litio metallico. Il materiale vanta una capacità circa 10 volte maggiore rispetto alla grafite ma, durante i cicli di carica e scarica, l’interfase elettrolitica solida (che normalmente si forma tra elettrolita ed elettrodi) tende a favorire la produzione di dendriti sulla superficie del litio; queste minuscole formazioni aghiformi possono perforare il separatore della batteria provocando cortocircuiti.
“Questo è il motivo per cui le batterie al litio metallico non durano a lungo: l’interfase cresce e non è stabile”, spiega Donghai Wang, professore di ingegneria meccanica e chimica. “In questo progetto, abbiamo utilizzato un composito polimerico per creare un’interfaccia migliore“.
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La nuova “solid-electrolyte interphase – SEI” potenziata è un composto polimerico reattivo costituito da sale polimerico al litio, nanoparticelle di fluoruro di litio e fogli di ossido di grafene. Questa ricetta rende l’interfaccia stabile evitando lo sviluppo dei piccoli aghi superficiali. “Il polimero progettato reagisce per creare un legame simile ad un artiglio alla superficie del litio metallico, fornendogli ciò che desidera in modo passivo, in modo che non reagisca con le molecole dell’elettrolita e costituendo una sorta di come barriera meccanica alla formazione dendritica”. Non solo. “Con una SEI più stabile, è possibile raddoppiare la densità di energia delle batterie attuali, facendole durare più a lungo ed essere più sicure”, ha aggiunto Wang. Inoltre il nuovo polimero reattivo diminuisce anche il peso e il costo di produzione, migliorando ulteriormente le prestazioni delle batterie al litio metallico. Lo studio è stato pubblicato ieri su Nature Materials.
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