La microscopia elettronica a trasmissione in situ presso l'EMSL è stata utilizzata per studiare i cambiamenti strutturali nel nuovo sistema anodico del team. Le misurazioni in tempo reale mostrano le nanoparticelle di silicio all'interno dei gusci di carbonio prima (a sinistra) e dopo (a destra) la litiazione.
(Phys.org) -- Le batterie agli ioni di litio guidano i dispositivi dalle auto elettriche agli smartphone. E la società richiede più batterie con più capacità da ciascuna batteria.
Per contribuire a soddisfare questa domanda, Gli utenti e i ricercatori di EMSL mettono la loro energia dietro una nuova idea intelligente che, letteralmente, dà alle batterie un po' di spazio per crescere. Le batterie agli ioni di litio generano elettricità spostando gli ioni di litio attraverso un elettrolita. In una batteria completamente carica, gli ioni di litio sono immagazzinati in un catodo, come l'ossido di litio cobalto (LiCoO 2 ).
Quando in uso, gli ioni di litio fluiscono dal catodo attraverso un elettrolita nell'anodo, più comunemente in carbonio. Durante la ricarica, gli ioni vengono respinti al catodo da dove sono partiti. I ricercatori si sono basati sulla tecnologia attuale realizzando un nuovo tipo di anodo costituito da singole nanoparticelle di silicio all'interno di gusci di carbonio, proprio come i tuorli dentro le uova.
In questo nuovo disegno, gli ioni di litio fluiscono dal catodo attraverso l'elettrolita, diffondere attraverso i gusci di carbonio, ed entrare nel silicio, che può contenere dieci volte più ioni di litio del solo carbonio.
Lasciando la giusta quantità di spazio, le nanoparticelle di silicio litiato si gonfiano per riempirsi, ma non scoppiare, il guscio di carbonio.
Il risultato?
Un sistema di batterie agli ioni di litio che rispetto alle batterie commerciali contiene sette volte più energia e può essere scaricato e ricaricato cinque volte di più prima che si esaurisca. Fondamentale per le sue buone prestazioni, il nuovo sistema forma una crosta stabile, un'interfase di elettrolita solido, sull'anodo che è una conseguenza della decomposizione dell'elettrolita. Inoltre, il processo di produzione del team è conveniente, efficiente, e può essere facilmente ridimensionato.
