I ricercatori dell’Università di Oxford e dell’Università delle Scienze di Tokyo hanno pubblicato studi separati il 17 dicembre che descrivono in dettaglio i progressi nei materiali delle batterie. Il team di Tokyo ha dimostrato che le batterie agli ioni di sodio che utilizzano elettrodi di carbonio duro possono caricarsi più velocemente delle tradizionali batterie agli ioni di litio. I ricercatori di Oxford hanno sviluppato elettroliti che mantengono la conduttività ionica quando si passa dallo stato liquido a quello solido. Il team del professor Shinichi Komaba dell’Università delle Scienze di Tokyo ha utilizzato un “metodo dell’elettrodo diluito” per valutare i limiti di carica del carbonio duro. Questo approccio mescola particelle di carbonio duro con ossido di alluminio elettrochimicamente inattivo, che previene gli ingorghi di ioni negli elettrodi densi durante la carica rapida. La voltammetria ciclica e l’analisi elettrochimica hanno rivelato che gli ioni sodio viaggiano più velocemente attraverso il carbonio duro rispetto agli ioni litio. Il coefficiente di diffusione apparente, che indica la mobilità ionica, si è rivelato più elevato per il sodio nella maggior parte dei casi. “I nostri risultati dimostrano quantitativamente che la velocità di ricarica di un SIB che utilizza un anodo HC può raggiungere velocità più elevate di quella di un LIB”, ha affermato Komaba. Lo studio ha scoperto che il sodio richiede un’energia di attivazione inferiore per formare cluster pseudo-metallici nei nanopori di carbonio duro. Questa caratteristica rende l’inserimento del sodio meno sensibile alla temperatura. La ricerca è apparsa in Scienza chimica. All’Università di Oxford, Paul McGonigal e la dottoranda Juliet Barclay hanno creato elettroliti a base di ciclopropenio. Questi materiali mettono in discussione l’idea che la mobilità ionica diminuisca drasticamente quando i liquidi si solidificano. Il team ha progettato molecole a forma di disco con catene laterali flessibili che si autoassemblano in colonne dopo la solidificazione. Questa disposizione distribuisce la carica positiva su un nucleo piatto, evitando l’intrappolamento di ioni negativi e preservando una struttura permeabile per il flusso ionico. “Abbiamo dimostrato che è possibile progettare materiali organici in modo che la mobilità ionica non si congeli quando il materiale si solidifica”, ha affermato Barclay. I test nello studio hanno confermato una conduttività costante attraverso le fasi liquida, a cristalli liquidi e solida per diversi tipi di ioni. Pubblicato in Scienzail lavoro è apparso il 17 dicembre. I risultati di Tokyo evidenziano il potenziale delle batterie agli ioni di sodio per una ricarica più rapida con anodi di carbonio duro. Gli elettroliti Oxford offrono un percorso verso batterie più sicure consentendo ai produttori di riscaldare i materiali in liquidi per l’assemblaggio, quindi di raffreddarli in solidi che riducono le perdite e i rischi di incendio mantenendo al contempo le prestazioni.
Source: L’Università delle Scienze di Oxford e Tokyo fa avanzare i materiali delle batterie
