Un team di ingegneri dell'Università di Glasgow ha sviluppato una batteria per rendere le batterie agli ioni di litio più rispettose dell'ambiente.
Le batterie agli ioni di litio sonoun'utile combinazione di fattore di forma leggero e compatto e la capacità di resistere a più cicli di carica e scarica. Ciò li ha resi ideali per l'uso in un'ampia varietà di dispositivi, inclusi laptop, telefoni cellulari, smartwatch e veicoli elettrici.
Come molte batterie, batterie agli ioni di litiocontengono un elettrodo positivo, spesso in ossido di litio cobalto/manganese o fosfato di ferro e litio, e un elettrodo negativo, spesso in metallo di litio. Durante la carica, gli ioni di litio fluiscono attraverso l'elettrolita dall'elettrodo positivo all'elettrodo negativo, dove vengono immagazzinati. Durante l'uso, gli ioni fluiscono nella direzione opposta, generando energia per alimentare i dispositivi attraverso una reazione elettrochimica.
Una delle restrizioni fisiche sul numerol'energia che può essere immagazzinata e rilasciata dalla progettazione delle batterie agli ioni di litio è lo spessore dei loro elettrodi. Gli elettrodi più spessi limitano la diffusione degli ioni di litio attraverso l'elettrodo, limitando così l'energia specifica delle batterie agli ioni di litio. Aumentando lo spessore degli elettrodi si riduce anche la loro resistenza alla deformazione, rendendoli più soggetti a fessurazioni. Non appena l'elettrodo si rompe, la batteria diventa inutilizzabile.
Sviluppato da scienziati sotto la guida dell'universitàGlasgow mira a raggiungere un migliore equilibrio tra dimensioni e superficie degli elettrodi introducendo minuscoli fori o pori su nanoscala e microscala nel loro design. Tagliando la superficie e l'interno degli elettrodi con pori, possono aumentare notevolmente la superficie rispetto a un elettrodo solido con le stesse dimensioni esterne.
Per fare ciò, gli scienziati hanno utilizzato la tecnologia di produzione additiva: la stampa 3D. L'obiettivo è controllare rigorosamente la dimensione e la posizione di ciascun poro nei loro elettrodi.
Hanno caricato la loro stampante 3D con un materiale che hanno sviluppato che combina acido polilattico, fosfato di ferro di litio e nanotubi di carbonio.
Cos'è l'acido polilattico? PLA (acido polilattico, polilattide) è un polimero termoplastico alifatico derivato da risorse rinnovabili al 100% come mais e amido di patate. Attraverso la polimerizzazione, il PLA dà luogo alla formazione di acido poli(L-lattico) (PLLA). Le proprietà chimiche e fisiche di questi PLA sono completamente identiche
È biodegradabile e aumenta la riciclabilità della batteria.
Batteria con elettrodo da 300 micron e porositàIl 70% ha funzionato meglio se testato con una capacità specifica di 151 milliampere-ora per grammo, o mAh/g, una misura standard di quanta carica può contenere una batteria. Si tratta di circa due o tre volte le prestazioni di una batteria tradizionale agli ioni di litio con un elettrodo solido dello stesso spessore.
L'aumento della porosità e quindi la maggiore superficie dell'elettrodo più spesso da 300 micron ha influito anche sulla capacità della batteria, aumentando del 158%.
Leggi di più
Ascolta il rover Perseverance della NASA muoversi su Marte
I fisici hanno creato un analogo di un buco nero e hanno confermato la teoria di Hawking. Dove porta?
Gli esseri umani possono resistere a temperature molto basse anche senza fonti di calore