Gli scienziati dei materiali del Lawrence Livermore National Laboratory hanno scoperto che alcuni ossidi metallici aumentano la capacità e migliorano le prestazioni ciclistiche nelle batterie agli ioni di litio.

Il team ha sintetizzato e confrontato le prestazioni elettrochimiche di tre nanocompositi di ossido di metallo di grafene e ha scoperto che due di essi hanno notevolmente migliorato la capacità di stoccaggio del litio reversibile.

La ricerca compare sulla copertina dell'edizione del 21 marzo del Journal of Materials Chemistry A .

I nanocompositi grafene-ossido di metallo (OGM) sono diventati famosi per il loro potenziale nello stoccaggio e nella conversione dell'energia, compresi i condensatori, batterie agli ioni di litio, catalisi (per celle a combustibile, scissione dell'acqua e pulizia dell'aria) e sensori.

Per applicazioni in batterie agli ioni di litio, particelle nanometriche di ossido di metallo (MO) e grafene altamente conduttivo sono considerati utili per accorciare i percorsi di diffusione del litio e ridurre la polarizzazione nell'elettrodo, portando a prestazioni migliorate.

Negli esperimenti, il team ha immerso elettrodi di aerogel di grafene prefabbricati in soluzioni di ioni metallici in cui tutte le nanoparticelle di ossido di metallo sembrano essere ancorate alla superficie del grafene e sono completamente accessibili all'elettrolita (cioè, spazio aperto dei pori).

"In sostanza, il nostro approccio aiuta a ottimizzare le prestazioni a livello di sistema assicurando che la maggior parte degli ossidi metallici sia attiva, ", ha affermato lo scienziato dei materiali LLNL Morris Wang e l'autore corrispondente dell'articolo.

Il metodo può depositare la maggior parte dei tipi di MO sulla stessa struttura prefabbricata di grafene 3D, consentendo il confronto diretto delle prestazioni elettrochimiche di un'ampia gamma di OGM.

"Abbiamo scoperto che gli esperimenti hanno mostrato grandi capacità di stoccaggio del litio reversibile di fogli di grafene, consentito dai ruoli non annunciati degli ossidi metallici, "Ha detto Wang. "Sorprendentemente abbiamo visto che l'entità dei contributi alla capacità del grafene è determinata principalmente dai materiali attivi e dal tipo di MO legato alla superficie del grafene".

Nello specifico, i meccanismi di stoccaggio del litio degli MO e il loro rapporto di carico rispetto al grafene giocano un ruolo chiave nel determinare i contributi alla capacità del grafene.