(Phys.org)—Gli scienziati hanno costruito una batteria contenente un fluido magnetico che può essere spostato in qualsiasi direzione applicando un campo magnetico. Il concetto di batteria a controllo magnetico potrebbe essere particolarmente utile per le batterie a flusso, dove potrebbe eliminare la necessità delle pompe che sono tipicamente richieste per spostare l'elettrolita da un serbatoio di stoccaggio esterno all'interno di una pila di alimentazione per fornire elettricità. Le batterie a flusso vengono attivamente ricercate come dispositivi di accumulo di energia su larga scala per le reti elettriche, dove potrebbero immagazzinare energia catturata da fonti energetiche alternative intermittenti come l'eolico e il solare.

I ricercatori, guidato da Yi Cui, Professore all'Università di Stanford, hanno pubblicato un articolo sulla nuova batteria a controllo magnetico in un recente numero di Nano lettere .

"Il più grande significato del nostro lavoro risiede nell'idea innovativa di utilizzare un campo magnetico per controllare e migliorare il trasporto di massa e di elettroni in un sistema di batterie, "autore principale Weiyang Li, precedentemente alla Stanford University e ora al Dartmouth College, detto Phys.org .

La chiave del nuovo design della batteria è la composizione del catolita (la parte dell'elettrolita vicino al catodo), che contiene polisolfuro di litio miscelato con nanoparticelle magnetiche di ossido di ferro. Applicando un campo magnetico, i ricercatori potrebbero trascinare i colloidi delle nanoparticelle nella direzione desiderata, e a causa del forte legame tra le nanoparticelle di ossido di ferro e il polisolfuro di litio, il polisolfuro di litio potrebbe essere trascinato insieme alle particelle magnetiche. Questo crea una soluzione magnetica bifasica, con un'alta concentrazione di polisolfuro su un lato del contenitore e una bassa concentrazione sull'altro.

Spostare magneticamente i materiali elettrochimicamente attivi nell'elettrolita in questo modo sarebbe molto utile per le batterie a flusso perché l'obiettivo in queste batterie è spostare le molecole attive in modo che siano a stretto contatto con un collettore di corrente. Ciò consente di utilizzare un maggior numero di sostanze attive, con conseguente maggiore densità di energia per la batteria.

I test hanno dimostrato che il nuovo fluido magnetico contenente le nanoparticelle di ossido di ferro porta a miglioramenti in diverse aree rispetto a un elettrolita senza le nanoparticelle, inclusa una capacità maggiore (350 mAh/g contro 126 mAh/g), che corrisponde ad un'elevata densità di energia volumetrica di 66 Wh/L, nonché una migliore capacità di ritenzione ed efficienza. I ricercatori attribuiscono questi miglioramenti alla capacità del campo magnetico di trasportare più molecole di polisolfuro e di ridurre al minimo l'indesiderabile "effetto navetta" - che si verifica quando le molecole di polisolfuro si spostano verso l'anodo - perché le nanoparticelle magnetiche possono ancorare le molecole di polisolfuro al catodo.

Nel futuro, se il concetto di controllo del campo magnetico potesse sostituire la necessità di pompe in batterie di flusso, eliminerebbe le perdite parassite di pompaggio, che a sua volta potrebbe aumentare significativamente l'efficienza e ridurre il costo di questi sistemi di accumulo di energia.

"La nostra idea può essere potenzialmente applicata a un'ampia gamma di sistemi di batterie a flusso, non solo limitato alla batteria al polisolfuro di litio nel nostro articolo, " Ha detto Cui. "Stiamo progettando di estendere la nostra idea ad altri sistemi di accumulo di energia per le reti elettriche, elettronica portatile, e trasporto, anche."

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