Le batterie agli ioni di litio sono utilizzate per alimentare molte cose dai telefoni cellulari, computer portatili, tablet alle auto elettriche. Ma hanno alcuni inconvenienti, compreso l'accumulo di energia limitato, bassa durata e lungo tempo di ricarica. Ora, i ricercatori dell'Istituto di Bioingegneria e Nanotecnologia (IBN) di A*STAR hanno sviluppato un nuovo modo di produrre batterie agli ioni di litio più resistenti e più durature. Questa scoperta è stata riportata oggi nel Materiale avanzato rivista.
Guidato dal direttore esecutivo di IBN, il professor Jackie Y. Ying, i ricercatori hanno inventato un metodo generalizzato per produrre materiali anodici per batterie agli ioni di litio. Gli anodi sono costituiti da nanofogli di ossido metallico, che sono ultrasottili, materiali bidimensionali con eccellenti proprietà elettrochimiche e meccaniche.
Questi nanofogli sono 50, 000 volte più sottile di un foglio di carta, consentendo una ricarica più rapida della potenza rispetto all'attuale tecnologia delle batterie. L'ampia superficie dei nanofogli rende il contatto migliore con l'elettrolita, aumentando così la capacità di stoccaggio. Il materiale è anche molto resistente e non si rompe facilmente, che migliora la durata della batteria. I metodi esistenti per realizzare nanofogli di ossido di metallo richiedono molto tempo e sono difficili da ampliare.
I ricercatori dell'IBN hanno trovato un modo più semplice e veloce per sintetizzare nanofogli di ossido di metallo utilizzando l'ossido di grafene. L'ossido di grafene è un materiale di carbonio 2-D con reattività chimica che facilita la crescita di ossidi metallici sulla sua superficie.
L'ossido di grafene è stato utilizzato come modello per far crescere ossidi metallici in strutture di nanofogli tramite un semplice processo di miscelazione, seguito da trattamento termico. I ricercatori sono stati in grado di sintetizzare un'ampia varietà di ossidi metallici sotto forma di nanofogli, con controllo sulla composizione e sulle proprietà.
La nuova tecnica impiega un giorno per produrre i nanofogli, rispetto a una settimana per i metodi precedentemente riportati. Non richiede l'uso di una camera a pressione e ha solo due passaggi nel processo di sintesi, rendendo i nanosheet facili da produrre su larga scala.
I test hanno dimostrato che i nanosheet prodotti utilizzando questo approccio generalizzato hanno eccellenti prestazioni dell'anodo della batteria agli ioni di litio, con alcuni materiali che durano tre volte più a lungo degli anodi di grafite utilizzati nelle batterie attuali.
"I nostri nanofogli hanno mostrato grandi promesse per l'uso come anodi agli ioni di litio. Questo nuovo metodo potrebbe essere il prossimo passo verso lo sviluppo di nanofogli di ossido di metallo per batterie agli ioni di litio ad alte prestazioni. Può anche essere utilizzato per far progredire altre applicazioni nell'accumulo di energia , catalisi e sensori, ", ha detto il professor Ying.
