Evoluzione degli elettroliti solidi: peptidi elicoidali per batterie più sicure e performanti

RomeRicercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign hanno scoperto nuovi modi per migliorare gli elettroliti allo stato solido utilizzando strutture peptidiche a elica. Gli elettroliti solidi sono importanti perché sono più sicuri rispetto a quelli liquidi comunemente usati nelle batterie. Queste nuove strutture a elica migliorano significativamente la conduzione elettrica e la stabilità degli elettroliti, stabilendo un nuovo standard per i materiali avanzati.

Lo studio ha rivelato numerosi benefici nell'uso delle strutture peptidiche elicoidali.

• Conduttività migliorata rispetto alle controparti a spirale casuale
• Aumento della stabilità a temperature e voltaggi elevati
• Costante dielettrica potenziata
• Capacità di ritornare a unità monomeriche per il riciclaggio

I polimeri tradizionali hanno solitamente strutture casuali. Progettandoli con una forma elicoidale, le loro proprietà migliorano. L'elica imita la struttura dei peptidi biologici e aiuta nell'accumulo di energia. Questa configurazione genera un forte momento macrodipolare allineando i piccoli momenti dipolari lungo l'elica. Ciò potenzia il trasporto di carica e aumenta la costante dielettrica del materiale, rendendolo più efficiente nell'immagazzinamento di energia elettrica.

Peptidi elicoidali più lunghi mostrano maggiore conducibilità, rendendo la lunghezza un aspetto cruciale per i futuri progetti. Il Professor Chris Evans, capo ricercatore, ha sottolineato che questi polimeri sono molto resistenti. Mantengono la loro struttura anche sotto forte stress, a differenza dei polimeri tradizionali che potrebbero deteriorarsi.

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I polimeri peptidici elicoidali non solo migliorano le prestazioni, ma sono anche più ecologici. Quando la batteria si esaurisce, enzimi o acidi possono scomporre il materiale peptidico nei suoi componenti di base. Questo processo consente il recupero e il riutilizzo dei materiali, riducendo significativamente i rifiuti e l'impatto ambientale.

Le ricerche indicano che le strutture a elica dei peptidi potrebbero giocare un ruolo cruciale nelle future batterie allo stato solido. Queste strutture migliorano la conduttività elettrica e la stabilità delle batterie, oltre a essere più ecologiche. Questo potrebbe risolvere molti dei problemi presenti nella tecnologia attuale delle batterie.

Questa ricerca fondamentale, pubblicata su Nature Materials, è stata finanziata dalla National Science Foundation degli Stati Uniti e dal Dipartimento dell'Energia. Un team diversificato dell'Università dell'Illinois ha collaborato, coinvolgendo vari dipartimenti e istituti, sottolineando l'importanza della cooperazione tra diverse discipline.