Gli scienziati dell'Università di Birmingham stanno aprendo la strada allo scambio del litio nelle batterie agli ioni di litio con il sodio, secondo una ricerca pubblicata su Giornale della Società Chimica Americana .

Le batterie agli ioni di litio (LIB) sono ricaricabili e sono ampiamente utilizzate nei laptop, telefoni cellulari e nei veicoli ibridi e completamente elettrici. Il veicolo elettrico è una tecnologia fondamentale per combattere l'inquinamento nelle città e realizzare un'era di trasporti puliti e sostenibili.

Tuttavia il litio è costoso e le risorse sono distribuite in modo non uniforme in tutto il pianeta. Grandi quantità di acqua potabile vengono utilizzate nell'estrazione del litio e le tecniche di estrazione stanno diventando sempre più ad alta intensità energetica con l'aumento della domanda di litio, un "obiettivo personale" in termini di sostenibilità.

Con la crescente domanda di auto elettriche, la necessità di batterie ricaricabili affidabili è in forte aumento, quindi c'è un vivo interesse nel trovare un vettore di carica diverso dal litio che sia economico e facilmente accessibile.

Il sodio è poco costoso e si trova nell'acqua di mare, quindi è praticamente illimitato. Però, il sodio è uno ione più grande del litio, quindi non è possibile semplicemente "scambiarlo" con il litio nelle tecnologie attuali. Per esempio, a differenza del litio, il sodio non si adatta tra gli strati di carbonio dell'onnipresente anodo LIB, grafite.

Gli scienziati avevano bisogno di trovare nuovi materiali che fungessero da componenti per batterie agli ioni di sodio che competessero con il litio per capacità, velocità di carica, energia e densità di potenza.

Esecuzione di modelli di meccanica quantistica su supercomputer, Il team del Dr. Andrew Morris del Dipartimento di Metallurgia e Materiali dell'Università di Birmingham è stato in grado di prevedere cosa succede quando il sodio viene inserito nel fosforo.

In collaborazione con la Dott.ssa Lauren Marbella e il team della Professoressa Clare Grey presso l'Università di Cambridge, che ha eseguito gli esperimenti che hanno verificato le previsioni, hanno scoperto che il fosforo forma eliche negli stadi intermedi di carica.

I ricercatori hanno identificato la composizione finale dell'elettrodo, che fornisce una capacità finale dei portatori di carica sette volte quella della grafite a parità di peso. Questo ci fornisce nuove informazioni su come realizzare anodi di ioni di sodio ad alta capacità.

Il Dr. Andrew Morris ha dichiarato:"Questa è una grande vittoria per la scienza computazionale dei materiali. Abbiamo previsto come il fosforo si sarebbe comportato come un elettrodo nel 2016 e ora siamo stati in grado, con il team del Professor Grey per fornire approfondimenti sull'esperimento e imparare a migliorare le nostre previsioni. È incredibile quanto siano potenti gli approcci combinati teoria-sperimentale".