Un nuovo elettrolita solido altamente conduttivo
Un elettrolita solido di recente sviluppo potrebbe aprire la strada alle batterie al litio a stato solido. Le batterie immagazzinano energia attraverso reazioni chimiche, a seconda del flusso di ioni carichi dal catodo all’anodo attraverso un elettrolita.
La ricerca di un sostituto solido
Storicamente, le batterie hanno utilizzato principalmente elettroliti liquidi. Tuttavia, c’è stata una ricerca persistente per un sostituto solido. Negli anni ’70, sono stati sviluppati elettroliti polimerici solidi a base di ossido di polietilene (PEO), offrendo diversi vantaggi, in particolare la sicurezza. Rispetto alle attuali batterie al litio, quelle che utilizzano elettroliti polimerici hanno un rischio ridotto di incendi in situazioni come incidenti automobilistici o all’interno delle aree di carico degli aerei.
Il problema della bassa conduttività ionica
Sfortunatamente, la conduttività ionica a temperatura ambiente degli elettroliti polimerici è troppo bassa per essere pratica. Altri elettroliti che sono stati recentemente prodotti e descritti come “a stato solido” contengono in realtà gel. Quanfeng Dong e i suoi colleghi hanno progettato e sintetizzato un elettrolita a stato solido a partire da un polimero reticolato composto da 1,3-diossolano (DOL) e pentaeritritolo glicidil etere (PEG).
L’elettrolita polimerico intrinseco (IPE)
Questo elettrolita polimerico intrinseco (IPE) ha una struttura a maglia tridimensionale (3D), che ha una conduttività ionica fino a 0,49 millisiemens per cm a temperatura ambiente, molto più alta del PEO.
Le prestazioni dell’IPE
L’elettrolita polimerico intrinseco raggiunge numeri di migrazione degli ioni di litio fino a 0,85. Le batterie costruite con elettroliti polimerici intrinseci mantengono più del 90% della loro capacità di accumulo energetico dopo 300 cicli di carica-scarica. Il materiale potrebbe essere una buona scelta per le batterie al litio a stato solido di prossima generazione ad alta densità energetica, secondo gli autori.
Riferimento
Riferimento: “Un elettrolita polimerico intrinseco attraverso la reticolazione in situ per batterie al litio a stato solido ad alte prestazioni” di Chen Li, Ajuan Hu, Xinan Zhang, Hongbin Ni, Jingmin Fan, Ruming Yuan, Mingsen Zheng e Quanfeng Dong, 5 settembre 2023, PNAS Nexus.
DOI: 10.1093/pnasnexus/pgad263