Gli scienziati dell'U.S. Army Research Laboratory e del Georgia Institute of Technology sono concentrati sullo sviluppo di batterie che migliorano la sicurezza e la densità energetica di quelle attualmente presenti sul campo di battaglia.

La modellazione congiunta e il lavoro sperimentale riportano i progressi verso la scoperta di nuovi elettroliti allo stato solido che consentirebbero di apportare questi miglioramenti, ed è presente sulla copertina del prestigioso Materiali energetici avanzati rivista.

Sono necessari nuovi elettroliti per le batterie per facilitare lo sviluppo di dispositivi di accumulo di energia più leggeri e sicuri al fine di alleggerire il soldato e ridurre i requisiti logistici.

Migliorato non infiammabile, non tossico, elettroliti solidi a basso costo e leggeri hanno un grande potenziale per consentire l'uso della tecnologia del metallo al litio, con conseguente aumento della densità di energia e batterie più leggere.

In questo articolo, Dott. Oleg Borodin, Il professor Gleb Yushin e collaboratori hanno esaminato il cloruro di idrossile di litio e gli idrossicloruri di litio deprotonati per rivelare l'influenza del protone del gruppo ossidrile sulla conduttività degli ioni di litio in questi tipi di composti.

Le simulazioni di dinamica molecolare Born-Oppenheimer mostrano un eccellente accordo con i risultati sperimentali e rivelano un inaspettato meccanismo di trasporto del litio, che è accoppiato con la rotazione del gruppo ossidrile.

Le porte rotanti negli edifici possono fungere da semplici analogie meccaniche per il movimento Li+.

Borodino, ricercatore nel ramo di elettrochimica dell'ARL, ha guidato la parte di modellazione del lavoro mentre il lavoro sperimentale è stato svolto sotto la guida di Yushin del Georgia Institute of Technology.

"Gli elettroliti allo stato solido hanno il potenziale per aumentare contemporaneamente la densità di energia della batteria, risultando in batterie più leggere, migliorando la sicurezza e riducendo i costi, " disse Borodin.

Secondo il Modern War Institute, i due principali colpevoli sul campo di battaglia di oggi sono batterie e giubbotti antiproiettile. Quasi tutto ciò che un soldato trasporta richiede batterie, che può aggiungere quasi 20 libbre al loro carico, un problema con cui i soldati hanno lottato solo nella generazione passata.

"Lo sviluppo di batterie più sicure e leggere avvantaggerebbe notevolmente anche le capacità di guardia silenziosa dei veicoli corazzati e l'estensione del tempo di missione dei veicoli aerei senza equipaggio più piccoli che potrebbero fare la differenza tra il ritorno alla base o meno, " disse Borodin.

Un aspetto cruciale di questa ricerca è l'aspetto collaborativo, che secondo Borodin rende lo sforzo così promettente.

"La collaborazione con gruppi leader a livello mondiale come il gruppo del professor Yushin della Georgia Tech è fondamentale per rimanere all'avanguardia della tecnologia in rapida evoluzione, " Borodin ha detto. "Il progresso della ricerca e dello sviluppo è notevolmente accelerato combinando idee ed estendendo le capacità e le competenze ARL con la comprensione fondamentale dei processi elettrochimici sottostanti realizzati attraverso la modellazione e le simulazioni e le capacità di sintesi e caratterizzazione all'avanguardia".

Questo lavoro supporta la priorità di modernizzazione dell'esercito della letalità del soldato fornendo batterie a maggiore densità di energia per i soldati per aumentare la durata della missione, ridurre il carico, e aumentare la sicurezza rispetto alle attuali tecnologie delle batterie.

È attualmente in corso un ulteriore miglioramento della conduttività dell'elettrolita allo stato solido e delle proprietà dell'elettrolita interfacciale per consentire la futura commercializzazione di questa classe di elettrolita.

Secondo Borodin, al di fuori del Dipartimento della Difesa, gli elettroliti solidi sono attivamente ricercati a causa del loro potenziale per sostituire gli elettroliti liquidi attualmente utilizzati nelle batterie di grande formato per veicoli elettrici, fornendo il miglioramento fondamentale della sicurezza e l'estensione dell'autonomia di guida, oltre a un'ampia gamma di applicazioni dall'alimentazione di backup all'elettronica portatile.