Quando le batterie vengono caricate e utilizzate, si forma uno strato complesso di SEI (solid electrolyte interphase). La sua struttura ricorda un mosaico costituito da parti organiche e inorganiche assemblate da più blocchi.

I ricercatori hanno notato che se uno strato artificiale viene applicato alla superficie dell'elettrodo di una batteria, le batterie possono essere ricaricate e utilizzate più a lungo. Il materiale dell'elettrodo effettivo viene salvato quando lo strato aggiunto separatamente reagisce e forma uno strato protettivo SEI. La superficie di un SEI prodotto artificialmente è anche più uniforme e di qualità superiore rispetto a quella di uno strato sviluppato naturalmente.

Materiali inorganici, cioè materiali che non contengono carbonio, sono stati utilizzati nella deposizione dello strato atomico. Ora, I ricercatori dell'Università di Aalto sono stati i primi al mondo a produrre un rivestimento utilizzando l'anidride carbonica nella deposizione di strati molecolari.

"Faremo un rivestimento che imita uno strato SEI completamente naturale e che speriamo protegga il materiale dell'elettrodo reale, ", afferma il dottorando Juho Heiska.

Oltre ad aumentare la durata della batteria, il SEI artificiale può anche consentire l'uso di nuovi, materiali degli elettrodi più efficienti. La batteria è sempre composta da due elettrodi, ognuno con le proprie caratteristiche che influiscono sulle prestazioni della batteria.

"Sarebbe un jackpot, se le batterie potessero usare litio metallico. Se il litio metallico pulito potesse essere usato in sicurezza, aumenterebbe significativamente la capacità delle batterie. Con l'aiuto di un SEI artificiale, questo potrebbe essere possibile, " dice Juho Heiska. Il litio metallico può incendiare la batteria se viene a contatto con acqua o aria. È, perciò, difficile usarlo nelle batterie.

L'uso delle batterie sta aumentando rapidamente nella società, come, Per esempio, i veicoli elettrici diventano più comuni. Perciò, migliorare la sostenibilità e l'efficienza sono importanti per l'ambiente.

"L'estrazione del metallo è troppo economica al momento, ecco perché le aziende non hanno l'incentivo a produrre prodotti con una durata di vita più lunga. E i consumatori non sono interessati a pagare di più per le batterie, "dice Juho Heiska.

Lo studio è riuscito a costruire una parte organica di SEI. Prossimo, i ricercatori testeranno come il rivestimento artificiale ora sviluppato protegge la batteria.

L'articolo è stato pubblicato su Progressi su nanoscala a maggio 2020.