I ricercatori hanno sviluppato un nuovo modo migliorare l'efficienza di Accumulatore litio-ione

April 9, 2018

I ricercatori hanno sviluppato un nuovo modo migliorare l'efficienza di Accumulatore litio-ione. Con la crescita di uno strato di cristallo cubico, gli scienziati hanno creato uno strato di collegamento sottile e denso fra gli elettrodi della batteria.

 

Il professor Nobuyuki Zettsu dal centro per energia e scienza ambientale nel dipartimento di chimica dei materiali dell'università di Shinshu nel Giappone ed il direttore del centro, il professor Katsuya Teshima, ha condotto la ricerca.

 

Gli autori hanno pubblicato i loro risultati online a gennaio questo anno nei rapporti scientifici.

 

«A causa di alcune caratteristiche intrinseche degli elettroliti liquidi, quale il numero di trasporto basso del litio, reazione complessa interfaccia solida/liquida ed instabilità termica, non è stato possibile raggiungere simultaneamente l'alta energia e potere in c'è ne dei dispositivi elettrochimici correnti,» ha detto Nobuyuki Zettsu, come in primo luogo creano sulla carta.

 

Gli Accumulatori liti-ione sono ricaricabili ed alimentano tali dispositivi come i telefoni cellulari, i computer portatili, le macchine utensili e perfino il potere del deposito per la griglia elettrica. Sono particolarmente sensibili ai cambiamenti continui della temperatura e sono stati conosciuti per causare gli incendi o persino le esplosioni. In risposta ai problemi con gli elettroliti liquidi, gli scienziati stanno lavorando verso sviluppare una migliore batteria dello tutto solido stato senza liquido.

«Malgrado i vantaggi previsti delle batterie dello tutto solido stato, della loro caratteristica di potere e delle densità di energia deve essere migliorato per permettere la loro applicazione in tali tecnologie come veicoli elettrici a lungo raggio,» Zettsu ha detto. «Le capacità a tariffa ridotta e le densità di energia bassa delle batterie dello tutto solido stato sono parzialmente dovuto una mancanza di tecnologie eterogenee solide solide adatte di formazione dell'interfaccia che esibiscono l'alta conducibilità iconica comparabile ai sistemi liquidi dell'elettrolito.»

Zettsu ed il suo gruppo hanno coltivato i cristalli solidi dell'elettrolito dell'ossido granato tipo in LiOH fuso usato come solvente (cambiamento continuo) su un substrato che ha legato l'elettrodo in uno stato solido mentre si sono sviluppati. Un composto di cristallo specifico conosciuto per svilupparsi cubico ha permesso che i ricercatori controllassero l'area del collegamento e di spessore all'interno dello strato, che funge da separatore ceramico.

«Le osservazioni di microscopia elettronica hanno rivelato che la superficie è coperta densamente di cristalli polyhedral ben definiti. Ogni a cristallo è collegato a quei vicini,» ha scritto Zettsu.

Zettsu inoltre ha detto che lo strato di cristallo recentemente sviluppato potrebbe essere il separatore ceramico ideale quando impila lo strato dell'elettrolito sullo strato dell'elettrodo.

 

 

«Crediamo che il nostro approccio che ha robustezza contro le reazioni secondarie all'interfaccia potrebbe possibilmente condurre alla produzione dei separatori ceramici ideali con un'interfaccia sottile e densa,» abbiamo scritto Zettsu, notante che la ceramica utilizzata in questo esperimento particolare era troppo spessa essere utilizzata in batterie solide. «Tuttavia, finchè lo strato dell'elettrodo può essere reso sottile quanto 100 micron, lo strato d'impilamento funzionerà come batteria solida.»

Cento micron è leggermente meno di due volte circa la larghezza dei capelli umani e lo spessore di uno strato standard dell'elettrodo in Accumulatori liti-ione contemporanei.

«le batterie dello Tutto solido stato stanno promettendo ai candidati per i dispositivi di immagazzinamento dell'energia,» Zettsu ha detto, notando che parecchie collaborazioni fra i ricercatori e le aziende private sono già in corso con lo scopo finale di visualizzazione dei campioni della batteria dello tutto solido stato ai 2020 giochi olimpici a Tokyo.

Zettsu ed altri ricercatori progettano di fabbricare le cellule del prototipo per uso del veicolo elettrico e per i dispositivi portabili da ora al 2022.

Altri collaboratori su questo progetto includono i ricercatori dall'istituto per Materials Research all'università di Tohoku, dall'istituto di ricerca di frontiera per scienza dei materiali all'istituto di tecnologia di Nagoya e dall'istituto nazionale per scienza dei materiali

 

Fonte: Science Daily