Drasticamente più duraturo, potrebbero essere possibili batterie al litio metallico più veloci e più sicure, secondo la ricerca Penn State, recentemente pubblicato in Energia della natura .

I ricercatori hanno sviluppato un tridimensionale, spugna polimerica reticolata che si attacca alla placcatura metallica di un anodo di batteria.

"Questo progetto mira a sviluppare la prossima generazione di batterie metalliche, " ha detto Donghai Wang, professore di ingegneria meccanica e ricercatore principale del progetto. "Il litio metallico è stato provato nelle batterie per decenni, ma ci sono alcune questioni fondamentali che ne inibiscono l'avanzamento".

Sotto sforzo aggiuntivo, come nei metodi di ricarica rapida desiderati nei veicoli elettrici, Le batterie agli ioni di litio (Li) sono vulnerabili alla crescita dendritica, formazioni aghiformi che possono ridurre la durata del ciclo e potenzialmente causare problemi di sicurezza, inclusi incendi o esplosioni.

"Il nostro approccio è stato quello di utilizzare un polimero sull'interfaccia del metallo di litio, " ha spiegato Wang. Il materiale agisce come una spugna porosa che non solo favorisce il trasferimento di ioni, ma inibisce anche il deterioramento.

"Questo ha permesso alla placcatura metallica di essere priva di dendriti, anche a basse temperature e condizioni di carica rapida, " Egli ha detto.

Wang, che è un membro di facoltà affiliato presso i Penn State Institutes of Energy and the Environment, appartiene anche al Battery Energy and Storage Technology Center, un istituto di ricerca leader nello stoccaggio di energia.

Una componente fondamentale sia della missione IEE che del BEST Center, questo progetto ha riunito ricercatori di diverse discipline all'interno dell'Università.

"La collaborazione in questa coorte ha davvero aiutato a portare avanti questo documento, " ha spiegato Wang. "Ci ha permesso di esaminare i diversi aspetti di questo problema, dalla scienza dei materiali, Ingegneria Chimica, chimica, e prospettive di ingegneria meccanica."

In questo lavoro di collaborazione, Il gruppo di Long-Qing Chen nel Dipartimento di Scienza e ingegneria dei materiali ha condotto un lavoro di modellazione per comprendere il miglioramento degli anodi di metallo di litio.

Le applicazioni pratiche di questo lavoro potrebbero consentire tecnologie di batterie metalliche più potenti e stabili, parte integrante della vita di tutti i giorni, secondo i ricercatori.

"In un veicolo elettrico, potrebbe aumentare la portata di un'unità prima di aver bisogno di una carica di centinaia di miglia, " ha detto Wang. "Potrebbe anche dare agli smartphone una maggiore durata della batteria".

Guardando al futuro, il team esplorerà le applicazioni pratiche in una cella di batteria di grande formato per dimostrarne i vantaggi e la fattibilità.

Wang ha detto, "Vogliamo portare avanti queste tecnologie. Con questo lavoro, Sono sicuro che possiamo raddoppiare il ciclo di vita di queste batterie al metallo di litio".