Le batterie al litio sono molto promettenti per il futuro di molte applicazioni, compresi i veicoli elettrici, ma tendono ad essere proibitivamente costosi, secondo un team di ricercatori con sede in Giappone. quella squadra, guidato da Naoaki Yabuuchi, professore alla Yokohama National University, ha sviluppato un nuovo materiale per elettrodi per rendere le batterie al litio non solo più economiche, ma più duraturo con una maggiore densità di energia.

I risultati sono stati resi disponibili online, prima della pubblicazione cartacea, il 25 marzo a Materiali oggi .

Secondo Yabuuchi, molti ricercatori hanno migliorato con successo la capacità della batteria di mantenere una carica, ma non hanno ancora migliorato la quantità di carica che la batteria può disperdere in modo utile, ad esempio alimentando un veicolo elettrico per un tempo di crociera più lungo.

"Sono necessari materiali per elettrodi con una maggiore densità di energia per far avanzare le batterie agli ioni di litio e per sviluppare ulteriormente i veicoli elettrici, " Yabuuchi ha detto. "Il nostro articolo dimostra un nuovo materiale per elettrodi per questo scopo."

I materiali degli elettrodi nelle batterie aiutano a prelevare l'energia immagazzinata e a scaricarla per alimentare qualunque cosa la batteria si trovi. Il materiale che compone l'elettrodo si basa sullo scambio di elettroni e ioni di litio e cambia significativamente l'efficacia con cui funziona la batteria. Negli studi precedenti, ricercatori hanno scoperto che gli ioni di litio mescolati con manganese, titanio e ioni ossigeno hanno fornito un eccellente input-output per elettroni e ioni di litio, ma la velocità di scambio è troppo lenta per essere utilizzata nelle applicazioni pratiche della batteria.

Yabuuchi e il suo team hanno esaminato la combinazione chimica e hanno deciso di accoppiarla con una miscela simile di litio, ossigeno, ioni di manganese e titanio, ma può anche essere macinato alla granulometria desiderata. Più piccoli, le nanoparticelle possono viaggiare più velocemente e più facilmente attraverso l'elettrodo, anche a temperatura ambiente.

L'elettrodo di dimensioni nanometriche composto da ioni di manganese e titanio si traduce in uno scambio più robusto di elettroni e ioni di litio, con la batteria in grado di trattenere e disperdere più carica rispetto a prima, pur mantenendo una vita utile più lunga.

"Sia il titanio che il manganese sono elementi abbondanti, il che significa che possiamo rendere conveniente, senza ioni nichel e cobalto utilizzati per gli attuali veicoli elettrici, e materiali per elettrodi ad alte prestazioni con loro, " Ha detto Yabuuchi. "Questa scoperta contribuisce alla riduzione del costo della batteria e ad un aumento della realtà pratica di applicazioni come i veicoli elettrici e altro ancora".

Il team continua a studiare come migliorare ulteriormente la reversibilità dell'elettrodo attraverso le composizioni chimiche e l'ottimizzazione della dimensione delle particelle.

"Ora, stiamo collaborando con partner del settore per utilizzare i nostri materiali per elettrodi per applicazioni pratiche, " Yabuuchi ha detto. "Il nostro studio porta potenzialmente a una minore dipendenza dai combustibili fossili e allo sviluppo di una nuova società energetica sulla base delle energie rinnovabili in futuro, sulla base dell'eternità, batterie ad alta energia”.