Professori dello Skoltech Center for Energy Science and Technology (CEST), Lomonosov Moscow State University e College de France hanno condiviso la loro visione sull'importanza della chimica allo stato solido nei progressi attualmente attesi dalle batterie agli ioni metallici attuali e future. Il parere è stato fornito come recensione invitata a Comunicazioni sulla natura .

Le batterie agli ioni di metallo sono i principali driver che consentono un trasferimento regolare alle energie rinnovabili e all'energia verde per un pianeta sostenibile. I materiali degli elettrodi progettati ad arte hanno contribuito notevolmente allo sviluppo di batterie agli ioni di litio ad alte prestazioni che alla fine sono state contrassegnate dal Premio Nobel 2019, che aveva significato il ruolo della chimica dello stato solido. La progettazione mirata di nuovi materiali per batterie agli ioni metallici per portare la tecnologia al livello successivo rappresenta chiaramente una grande sfida per la comunità chimica di oggi.

Le proprietà individuali di atomi e ioni codificati nella tavola periodica insieme alle tendenze e ai principi fondamentali moltiplicati per ulteriori livelli di complessità costituiscono una moltitudine di possibili combinazioni per gli scienziati per trovare nuovi elettrodi per batterie. Ovviamente, i ricercatori hanno bisogno di linee guida solide mentre cercano in questo enorme spazio di parametri le migliori combinazioni e strutture chimiche.

La recensione pubblicata su Comunicazioni sulla natura riassume e spiega i principi e le ricette chimiche fondamentali e discute i recenti risultati ottenuti nella progettazione di materiali per elettrodi ed elettroliti solidi manifestando l'interazione tra composizione chimica, struttura cristallina ed elettronica e proprietà elettrochimiche. Gli autori hanno sottolineato il ruolo cruciale dei metodi avanzati:diffrazione, tecniche di caratterizzazione spettroscopica e di imaging accoppiate con approcci di chimica allo stato solido per migliorare i materiali delle batterie aprendo direzioni emergenti per ulteriori studi.

Il professor Stanislav Fedotov dice, "Nella prossima prospettiva, prevediamo scoperte più essenziali di materiali funzionali abilitati dalla chimica dello stato solido. Tutti gli studenti e i ricercatori desiderosi di contribuire allo sviluppo delle tecnologie attuali e future per creare un mondo migliore sono invitati a iscriversi ai nostri corsi di chimica dei materiali erogati nell'ambito del Master e dottorato di ricerca in scienze dei materiali. programmi alla Skoltech."

Professore Artem Abakumov, direttore del CEST, dice, "Con questa breve rassegna, abbiamo dimostrato che dietro la ricerca apparentemente applicata mirata al prodotto specifico, le batterie agli ioni metallici, si nasconde una ricchezza di scienza fondamentale. La progettazione razionale di materiali elettroattivi avanzati ed elettroliti solidi per le batterie del futuro richiede una profonda comprensione della chimica dei cristalli, legame chimico e struttura elettronica dei solidi, trasporto ionico, l'elettrochimica e le moderne tecniche di caratterizzazione unite all'ampia visione derivante dai rami adiacenti della chimica dello stato solido. Potenti metodi computazionali, la progettazione e la scoperta di materiali daranno potere ai ricercatori nel prossimo futuro, ma devono agire di pari passo con la saggezza scientifica portata da un approccio multiforme della chimica allo stato solido."