Novità del settore

Le batterie al litio si ricaricano più velocemente grazie ai nanocanali

2021-07-30



Credito: immagini SEM ingrandite della morfologia delle particelle Nb18W16O93 dopo calcinazione di 72 h (TCABT)

 

La nuova tecnologia da utilizzare nelle batterie al litio può farle caricare più velocemente. Il materiale spesso utilizzato, la grafite, aveva già un successore che non poteva essere ulteriormente migliorato, era il presupposto. Fino ad ora, quando i ricercatori dell'Istituto MESA+ dell'Università di Twente hanno scoperto che mediante la nanostrutturazione del materiale, verranno creati nuovi "percorsi" per gli ioni di litio. Questo rende la carica della batteria più veloce, mostrano i ricercatori in un articolo pubblicato sul Journal of Power Sources.

 

Le batterie agli ioni di litio possono essere utilizzate in un'ampia gamma di applicazioni. Hanno davvero cambiato la nostra società dell'informazione e la nostra mobilità. Il litio si muove, attraverso il liquido, tra due elettrodi. Uno degli elettrodi era molto semplice e fatto di grafite. L'altro, il catodo, è costituito da nichel, mangano e cobalto.

 

L'alternativa alla grafite è il niobio-tungsteno-ossido. I ricercatori hanno scoperto che la ricarica è più veloce con questo materiale. Questo perché il materiale ha canali che danno un migliore accesso agli ioni di litio; si muovono più facilmente che attraverso la grafite. I ricercatori osservano che NbWO mostra già proprietà così eccellenti che una nanostrutturazione preventiva non avrebbe alcun valore aggiunto. I ricercatori UT ora dimostrano che la nanostrutturazione ha davvero un effetto sostanziale.

 

Creano queste strutture riscaldando la sostanza in un forno per calcinarla in modo che rimangano le nanoparticelle. La loro dimensione può essere compresa tra decine e centinaia di nanometri (un nanometro è un milionesimo di millimetro). In questo modo vengono create molte più "uscite" per gli ioni di litio, poiché tutte le nanoparticelle possono condurre ioni di litio ai loro confini.

 

Utenti pesanti

Uno svantaggio è che questo approccio non funziona per tutti i tipi di applicazioni. Nelauto elettrica, ad esempio, avresti bisogno di un pacco batteria più grande, poiché ogni singola cella fornisce meno energia con il nuovo tipo di anodo. Ma nel peak shaving, per compensare una sovra o sottoproduzione causata dall'energia solare ed eolica, sono necessarie batterie che possono essere scaricate velocemente, ma devono anche essere ricaricate velocemente. Per questi tipi di applicazioni, comprese le batterie inmacchinari pesanti, il nuovo approccio agli elettrodi va bene, afferma il professor Mark Huijben. Il prossimo passo è trovare la dimensione migliore per l'anodo nanostrutturato. Il catodo è anche oggetto di ricerca, ad esempio, per cercare modi per ridurre la quantità di cobalto necessaria.