Il processo che rende i gioielli placcati in oro o gli accenti cromati delle auto ora sta producendo potenti batterie agli ioni di litio.

Ricercatori dell'Università dell'Illinois, La Xerion Advanced Battery Corporation e la Nanjing University in Cina hanno sviluppato un metodo per la galvanica dei catodi delle batterie agli ioni di litio, producendo alta qualità, materiali per batterie ad alte prestazioni che potrebbero anche aprire la porta a batterie flessibili e allo stato solido.

"Si tratta di un approccio completamente nuovo alla produzione di catodi per batterie, che ha portato a batterie con forme e funzionalità prima introvabili, " disse Paul V. Braun, professore di scienza e ingegneria dei materiali e direttore del Frederick Seitz Materials Research Lab dell'Illinois. Ha co-diretto il gruppo di ricerca che ha pubblicato i suoi risultati sulla rivista Progressi scientifici .

I tradizionali catodi delle batterie agli ioni di litio utilizzano polveri contenenti litio formate ad alte temperature. La polvere viene miscelata con leganti simili a colla e altri additivi in ​​un impasto liquido, che viene steso su un sottile foglio di alluminio e asciugato. Lo strato di impasto liquido deve essere sottile, quindi le batterie sono limitate nella quantità di energia che possono immagazzinare. La colla limita anche le prestazioni.

"La colla non è attiva. Non contribuisce in alcun modo alla batteria, e ostacola il flusso di elettricità nella batteria, " ha detto il co-autore Hailong Ning, il direttore della ricerca e sviluppo presso Xerion Advanced Battery Corporation a Champaign, una startup co-fondata da Braun. "Hai tutto questo materiale inattivo che occupa spazio all'interno della batteria, mentre il mondo intero sta cercando di ottenere più energia e potenza dalla batteria".

I ricercatori hanno bypassato del tutto il processo di polvere e colla mediante galvanica direttamente i materiali di litio sul foglio di alluminio.

Poiché il catodo elettrolitico non ha alcuna colla che occupa spazio, racchiude il 30% di energia in più rispetto a un catodo convenzionale, secondo la carta. Può anche caricare e scaricare più velocemente, poiché la corrente può attraversarlo direttamente e non dover navigare intorno alla colla inattiva o attraverso la struttura porosa dell'impasto liquido. Ha anche il vantaggio di essere più stabile.

Inoltre, il processo galvanico crea materiali catodici puri, anche da ingredienti di partenza impuri. Ciò significa che i produttori possono utilizzare materiali di minor costo e qualità e il prodotto finale sarà comunque ad alte prestazioni, eliminando la necessità di iniziare con materiali costosi già portati al grado di batteria, ha detto Braun.

"Questo metodo apre le porte a catodi di batteria flessibili e tridimensionali, poiché la galvanica comporta l'immersione del substrato in un bagno liquido per rivestirlo, " ha detto il co-autore Huigang Zhang, un ex scienziato senior di Xerion che ora è professore all'Università di Nanchino.

I ricercatori hanno dimostrato la tecnica su schiuma di carbonio, un peso leggero, materiale poco costoso, realizzando catodi molto più spessi dei fanghi convenzionali. Lo hanno dimostrato anche su lamine e superfici con texture diverse, forme e flessibilità.

"Questi progetti sono impossibili da ottenere con processi convenzionali, " ha detto Braun. "Ma ciò che è veramente importante è che sia un materiale ad alte prestazioni e che sia quasi solido. Utilizzando un elettrodo solido anziché poroso, puoi immagazzinare più energia in un dato volume. Alla fine del giorno, le persone vogliono che le batterie immagazzinino molta energia."