Novità del settore

Gli scienziati sviluppano una batteria agli ioni di litio che non prende fuoco

2022-04-22
Di Amanda Zrebiec, Johns Hopkins University



Credito: Università Johns Hopkins

Una batteria flessibile agli ioni di litio progettata da un team di ricercatori del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory e costruita per funzionare in condizioni estreme, inclusi taglio, immersione e impatto balistico simulato, ora può aggiungere incombustibile al suo curriculum.

Le attuali batterie agli ioni di litio sono soggette a incendi catastrofici ed esplosioni, la maggior parte dei quali arriva senza alcun preavviso, perché sono costruite con materiali infiammabili e combustibili. I telefoni Samsung Galaxy Note7 sono stati banditi dalle compagnie aeree a causa di questo pericolo e il divieto della Marina di utilizzare sigarette elettroniche su navi e sottomarini è una risposta diretta alla necessità di ridurre l'infiammabilità di tali dispositivi.

Con queste batterie che stanno emergendo come il veicolo di accumulo di energia preferito per l'elettronica portatile, i veicoli elettrici e l'accumulo di rete, questi progressi nella sicurezza segnano un significativo passo avanti nella trasformazione del modo in cui le batterie agli ioni di litio vengono prodotte e utilizzate nei dispositivi elettronici.

In una ricerca pubblicata di recente sulla rivista Chemical Communications, il team, guidato da Konstantinos Gerasopoulos del dipartimento di ricerca e sviluppo esplorativo dell'APL, descrive in dettaglio la sua ultima scoperta: una nuova classe di elettroliti "acqua-in-sale" e "acqua-in-bisalt"â denominato rispettivamente WiS e WiBSâche, quando incorporato in una matrice polimerica, riduce l'attività dell'acqua ed eleva le capacità energetiche e il ciclo di vita della batteria liberandola dai solventi infiammabili, tossici e altamente reattivi presenti nell'attuale Li -batterie agli ioni. È un'alternativa sicura e potente, affermano i ricercatori.

"Le batterie agli ioni di litio sono già una presenza costante nella nostra vita quotidiana, dai nostri telefoni alle nostre auto, e continuare a migliorare la loro sicurezza è fondamentale per far avanzare ulteriormente la tecnologia di accumulo di energia", ha affermato Gerasopoulos, ricercatore senior e ricercatore principale presso APL. "I fattori di forma delle batterie agli ioni di litio non sono cambiati molto dalla loro commercializzazione nei primi anni '90; utilizziamo ancora gli stessi tipi di celle cilindriche o prismatiche. L'elettrolita liquido e l'imballaggio ermetico richiesto hanno molto a che fare con questo.

"Gli sforzi del nostro team si sono generalmente concentrati sulla sostituzione del liquido infiammabile con un polimero che migliora la sicurezza e il fattore di forma. Siamo entusiasti di dove siamo oggi. Il nostro recente documento mostra una migliore usabilità e prestazioni delle batterie agli ioni di litio polimeriche flessibili a base d'acqua che può essere costruito e utilizzato all'aria aperta."

Inoltre, la tolleranza ai danni inizialmente dimostrata con la batteria flessibile del team nel 2017 è ulteriormente migliorata in questo nuovo approccio alla creazione di batterie agli ioni di litio.

"La prima generazione di batterie flessibili non era dimensionalmente stabile come quelle che produciamo oggi", ha affermato Gerasopoulos.

Con questo ultimo benchmark raggiunto, i ricercatori continuano a lavorare su ulteriori progressi di questa tecnologia.

"Il nostro team migliora continuamente la sicurezza e le prestazioni delle batterie flessibili agli ioni di litio", ha affermato Jeff Maranchi, responsabile dell'area del programma per la scienza dei materiali presso APL. "Abbiamo già ottenuto ulteriori scoperte sulla base di questo lavoro riportato di recente di cui siamo molto entusiasti. Speriamo di trasferire questa nuova ricerca alla prototipazione entro l'anno".