Un team internazionale di scienziati ha trovato un modo per migliorare la progettazione delle batterie in modo da produrre batterie al litio più sicure e potenti.
Gli scienziati che utilizzano i neutroni stabiliscono il primo punto di riferimento (un nanosecondo) per una miscela polimero-elettrolita e sale di litio. I risultati potrebbero aumentare la potenza e la sicurezza delle batterie al litio. Credito: Phoenix Pleasant/ORNL, Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti
Il team ha utilizzato la diffusione quasi elastica dei neutroni presso l’Oak Ridge National Laboratory per impostare il primo benchmark, un nanosecondo o un miliardesimo di secondo, per una miscela di sale di litio e un elettrolita polimerico organico.
"Tutto si riduce allo studio dei materiali", ha affermato Eugene Mamontov, leader del gruppo di spettroscopia chimica dell'ORNL. "E gli elettroliti polimerici non prendono fuoco come fanno gli elettroliti liquidi nelle batterie al litio."
La squadra ha utilizzato il tecnica dei neutroni per convalidare le simulazioni al computer, ponendo fine a un dibattito di lunga data su quanto tempo impiegano gli ioni di litio per liberarsi dalle minuscole gabbie create dagli elettroliti polimerici. La velocità con cui gli ioni di qualsiasi batteria si liberano da tali ambienti, o dalle gabbie di solvatazione negli elettroliti polimerici, aiuta a determinare il modo in cui l’energia scorre attraverso la batteria. Gli elettroliti polimerici potrebbero consentire elettrodi più densi di energia, come il litio metallico, risultando più potenti batterie al litio.
I risultati aprono anche le porte per uno screening rapido di nuovi materiali per batterie presso l’ORNL. “I neutroni sono altamente sensibili all’idrogeno, che è presente praticamente in tutti gli elettroliti. Ciò ci ha permesso di vedere come si muoveva nel sistema e di comprendere la dinamica dell’elettrolita polimerico a un livello di dettaglio senza precedenti. Non avremmo potuto stabilire il tempo e la durata in nessun altro modo", ha affermato Naresh Osti, scienziato della diffusione di neutroni dell'ORNL.
“L'interpretazione di Naresh ed Eugene dei dati sui neutroni dell'esperimento all'ORNL ci ha aperto gli occhi per comprendere fino a che punto gli ioni di litio sono ingabbiati negli elettroliti polimerici. I nostri risultati suggeriscono che questo approccio generale si applicherà agli elettroliti liquidi”, ha affermato Nitash Balsara, professore di elettrochimica Charles W. Tobias presso l’Università della California, Berkeley.
Fonte: Oak Ridge National Laboratory
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