Ricercatori giapponesi hanno escogitato una formula per le batterie agli ioni di litio a ricarica rapida

È già noto che un modo Ridurre il tempo di ricarica Uno dei LIB è aumentare la velocità di diffusione degli ioni di litio, che a sua volta può essere ottenuta aumentando la distanza tra gli strati nei materiali a base di carbonio utilizzati nell’anodo della batteria. Ciò è stato ottenuto con un certo successo introducendo impurità di azoto, che sono tecnicamente denominate droganti di azoto. Tuttavia, non esiste un metodo prontamente disponibile per controllare la distanza tra gli strati o per la concentrazione di elementi droganti.

Per affrontare questo problema, il gruppo giapponese ha utilizzato come materia prima anodica il poli (benzimidazolo), un biopolimero che può essere ottenuto da materie prime di origine biologica.

Materiale anodico vitale per la ricarica ultrarapida della batteria. Il poli(benzimidazolo), il materiale di partenza per il materiale anodico proposto, può essere derivato da processi biologici e facilmente processato per creare batterie agli ioni di litio a ricarica rapida. (Foto di Noriyoshi Matsumi, per gentile concessione di JAIST).

Calcolando questo materiale che è termicamente stabile a 800 gradi Celsius, il team è stato in grado di preparare un anodo di carbonio con un contenuto record di azoto del 17% in peso. Hanno verificato la riuscita sintesi di questo materiale e ne hanno studiato la composizione e le proprietà strutturali utilizzando una varietà di tecniche, tra cui la microscopia a effetto tunnel elettronico, la spettroscopia Raman e la spettroscopia fotoelettronica a raggi X.

Per testare le prestazioni del loro anodo e confrontarlo con il più comune anodo di grafite, i ricercatori hanno costruito semicelle e celle intere e hanno condotto esperimenti di scarica di carica. Il materiale anodico proposto si è dimostrato adatto alla ricarica rapida, grazie alla sua migliore mobilità degli ioni di litio. Inoltre esso, Test di durata hanno mostrato che le batterie con il materiale anodico proposto conservavano circa il 90% della loro capacità iniziale anche dopo 3000 cicli di carica e scarica ad alta velocità, che è molto più della capacità trattenuta dalle celle a base di grafite.

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Secondo i ricercatori, le modifiche alla struttura del piombo polimerico potrebbero portare a prestazioni migliori, che potrebbero essere adatte per le batterie non solo per i veicoli elettrici ma anche per l’elettronica portatile.

“La velocità di ricarica estremamente rapida utilizzando il materiale anodico che abbiamo preparato può renderlo adatto all’uso nei veicoli elettrici”, ha affermato il leader del team Noriyoshi Matsumi in una dichiarazione ai media. “Ci auguriamo che tempi di ricarica significativamente più brevi inducano i consumatori a scegliere i veicoli elettrici rispetto ai veicoli a benzina, portando infine a ambienti più puliti in tutte le principali città del mondo”.

Secondo Matsumi, un’altra caratteristica notevole del materiale anodico proposto è l’uso di un biopolimero nella sua sintesi. Essendo una tecnologia a basse emissioni di carbonio, il materiale porta naturalmente a un effetto sinergico che riduce le emissioni di anidride carbonica.

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