Nuovo metodo per creare batterie autoriparanti

Gli ingegneri dell'Università di Tokyo hanno sviluppato un nuovo metodo per creare batterie a lunga durata e ad alta capacità.

Gli ingegneri presso l'Università di Tokyo sono sempre all'avanguardia nel trovare nuove strategie per migliorare la tecnologia delle batterie. Il professor Atsuo Yamada (1) e il suo team, hanno recentemente sviluppato un materiale che potrebbe prolungare significativamente la durata delle batterie e offrire loro anche capacità più elevate. La ricerca è stata pubblicata da Nature Communications. (2)

Dagli smartphone ai pacemaker e ora anche alle auto. Le batterie alimentano gran parte del nostro mondo e la loro importanza continua a crescere. Ci sono due aspetti particolari delle batterie che molti ritengono debbano migliorare per soddisfare i nostri futuri bisogni. Questi sono la longevità della batteria e anche la sua capacità, ovvero quanta carica può immagazzinare.

È probabile che i tuoi dispositivi utilizzino un tipo di batteria chiamata batteria agli ioni di litio. Ma un altro tipo basato sul sodio piuttosto che sul litio potrebbe presto diventare un luogo comune. Entrambi i tipi di batteria possono immagazzinare e fornire una grande quantità di carica, grazie al modo in cui i materiali costitutivi trasmettono gli elettroni nel suo sistema. Ma sia nelle batterie al litio che in quelle al sodio, cicli ripetuti di carica e utilizzo possono ridurre significativamente la capacità di stoccaggio nel tempo.

Se tu potessi vedere all'interno di una normale batteria, osserveresti strati di materiale metallico. Man mano che le batterie si caricano e scaricano, questi strati si degradano e sviluppano fessure o scaglie chiamate - errori di stacking - che riducono la capacità delle batterie di immagazzinare e fornire carica. Questi errori di stacking si verificano perché il materiale è tenuto insieme da una forza debole chiamata forza di Van der Waals, che è facilmente sopraffatta dallo stress messo sui materiali durante la carica e l'uso.

Il professor Atsuo Yamada e colleghi hanno dimostrato che se la batteria è realizzata con il materiale, modello oxygen redox-layered oxide (Na2RuO3), allora accade qualcosa di straordinario. La degradazione dei cicli di carica e scarica non solo diminuisce, ma gli strati si auto-riparano. Questo perché il materiale che i ricercatori hanno dimostrato è sostenuto da una forza chiamata coulombic attraction che è molto più forte della forza di Van der Waals.

Il professor Atsuo Yamada spiega: “Questo significa che le batterie potrebbero avere una durata molto più lunga, ma potrebbero anche essere spinte oltre i livelli che attualmente le danneggiano. Aumentare la densità energetica delle batterie è di fondamentale importanza per realizzare trasporti elettrificati.”

Riferimenti:

(1) Atsuo Yamada

(2) Coulombic self-ordering upon charging a large-capacity layered cathode material for rechargeable batteries

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Coulombic self-ordering upon charging a large-capacity layered cathode material for rechargeable batteries