Telefoni, auto elettriche, stazioni spaziali: per il funzionamento di tutti questi dispositivi sono necessari dispositivi di alta qualità, potenti e
Come funzionerà la batteria del futuro?
Un team internazionale di scienziati guidati daDarren Khan e con la partecipazione degli ingegneri LG hanno sviluppato una batteria allo stato solido ad alte prestazioni con un anodo in silicio puro. È stata chiamata la batteria del futuro perché le sue proprietà superano tutti gli analoghi.
Per creare una tale batteria, gli autoricombinato due approcci alla produzione di batterie per auto elettriche, quindi la batteria ha un elettrolita a stato solido e un anodo di silicio. La batteria risultante è stata testata da un team internazionale e ha confermato di essere sicura.
Può essere utilizzato non solo nelle auto elettriche, ma anche nelle reti elettriche.
Perché gli scienziati sviluppano costantemente nuovi tipi di batterie? Cosa c'è di sbagliato in quelli che usiamo oggi?
Molto spesso utilizziamo batterie agli ioni di litiopuò essere trovato ovunque: nei telefoni, nei laptop, nelle fotocamere. Tali batterie sono tutt'altro che ideali: possono immagazzinare energia per un lungo periodo e in grandi quantità, ma si consumano rapidamente, richiedono anche una temperatura elevata durante l'uso e non sopportano vibrazioni regolari e potenti. Quest'ultimo influisce, ad esempio, sul funzionamento dei veicoli elettrici.
Il problema è che la struttura cristallinale batterie agli ioni di litio vengono sostituite ad ogni ciclo di carica-scarica. Ciò significa che la disposizione degli atomi, che inizialmente forniva le prestazioni richieste, diventa diversa.
La corrosione si verifica anche nella batteria.Ogni elettrodo è collegato a un collettore di corrente, solitamente un metallo come il rame per l'anodo e l'alluminio per il catodo. Se questo elemento di collegamento inizia a deteriorarsi e collassare, anche la superficie del collettore di corrente si deformerà. Pertanto, se il metallo è corroso, non può spostare in modo efficiente gli elettroni.
Un altro problema con le batterie moderne è il materialeda cui sono realizzati. La maggior parte utilizza il cobalto: il 60% della fornitura mondiale di cobalto proviene dal Congo, quindi la dipendenza dal mercato è estremamente elevata e la produzione globale potrebbe soffrire a causa di problemi di importazione.
Se le batterie agli ioni di litio non funzionano bene, le ultime batterie all'anodo di silicio le sostituiranno?
Sì, ma non è così semplice.Ogni tecnologia ha i suoi svantaggi. Oggi, le batterie all'anodo di silicio vengono utilizzate, ad esempio, in Tesla. Secondo Elon Musk, il silicio nelle batterie delle auto elettriche aiuta ad aumentare l'autonomia del 6%. Inoltre, tali batterie hanno una capacità specifica relativamente più elevata: è di circa 3.600 mA * h / g.
Ma ci sono anche problemi:ad esempio questo tipo di anodo è instabile e quindi può essere pericoloso durante il funzionamento. Se entra in contatto con un elettrolita liquido, il silicio non svolge un buon lavoro di accumulo di energia. In questo caso il motore elettrico perde potenza. Questo è il motivo per cui le batterie oggi non sono realizzate interamente in silicio. Se la sua percentuale è piccola, la crescita della produttività rimane minima.
Quali altre batterie potrebbero apparire nei nostri dispositivi in futuro?
- Batteria al litio e carbonio
Ingegneri Mahle insieme aIl produttore di batterie Allotrope Energy ha creato una nuova architettura per batterie litio-carbone basata su supercondensatori. La nuova batteria è costituita da un anodo ad alta velocità combinato con un catodo. Entrambe le parti sono separate da un elettrolita organico. Può caricare rapidamente supercondensatori e immagazzinare energia ad alta densità. Gli sviluppatori sono riusciti a caricare un ciclomotore elettrico con esso in 90 secondi.
- Batteria al litio e zolfo con zucchero
Gli autori di un altro lavoro scientifico hanno creato il litio-zolfobatteria e zucchero usato per renderlo più stabile. Alcune sostanze a base di zucchero possono prevenire la degradazione nei sedimenti geologici e anche mantenere forti legami tra i solfuri. Di conseguenza, la batteria con zucchero ha dimostrato una capacità di circa 700 mAh/g e ha funzionato su 1.000 cicli.
- Batteria al cloro di metalli alcalini
Ricercatori della Stanford Universityha sviluppato una batteria al cloro di metalli alcalini: si basa sulla conversione chimica inversa del cloruro di sodio (Na/Cl2) o del cloruro di litio (Li/Cl2) in cloro. La cella risultante ha mostrato una capacità di scarica piuttosto elevata - 2 800 mA * h / g del catodo. Ma dopo il primo ciclo di utilizzo, la capacità si è dimezzata. Nonostante ciò, la batteria ha funzionato bene.
Le batterie del futuro saranno realizzate conmateriali comuni e facilmente riciclabili e inizieranno anche a immagazzinare energia ad alta densità e saranno quasi non corrosivi. Finora ingegneri e fisici non sono stati in grado di creare la formula perfetta per una batteria, ma la necessità di un efficiente stoccaggio dell’energia continua a crescere, quindi vedremo molte altre soluzioni insolite in questa direzione.
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