Scoperte sulle batterie: innovazioni nella microscopia a raggi X per una maggiore durata

RomeRecenti progressi nella tecnologia delle batterie stanno portando a migliori soluzioni di accumulo energetico grazie all'uso di sofisticate tecniche di microscopia a raggi X. Gli scienziati stanno lavorando per aumentare la capacità delle batterie agli ioni di litio concentrandosi su ossidi di metallo di transizione ricchi di litio stratificati (LRTMO) per i catodi delle batterie. Questi materiali hanno un potenziale energetico elevato ma tendono a degradarsi rapidamente dopo numerosi cicli di carica. Ricercatori di varie istituzioni cinesi, insieme a esperti di microscopia a raggi X di BESSY II, stanno studiando i cambiamenti strutturali e chimici che provocano questo rapido invecchiamento.

I ricercatori di BESSY II stanno utilizzando uno strumento speciale, il microscopio a raggi X a trasmissione (TXM), per analizzare da vicino i minuscoli componenti dei materiali delle batterie. Questo nuovo metodo permette loro di indagare:

• Tomografia 3D e nanospectroscopia dei materiali.
• Visualizzazione delle distorsioni reticolari locali e delle transizioni di fase a livello nanometrico.
• Imaging dei livelli energetici specifici per elemento, offrendo una visione quadridimensionale delle strutture.

Nuove tecniche stanno rivoluzionando la nostra comprensione delle batterie al litio a livello microscopico. Lo studio ai raggi X del Dr. Peter Guttmann, insieme ad altri test dettagliati, fornisce informazioni cruciali. Caricare lentamente sembra causare cambiamenti indesiderati e perdita di ossigeno, mentre una carica rapida provoca alterazioni strutturali e una distribuzione irregolare degli ioni di litio. Questa attenta analisi delle trasformazioni nelle batterie aiuta i ricercatori a progettare batterie che durano di più e funzionano meglio.

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Questo studio riveste un'importanza che va oltre il solo ambito accademico. Con l'aumento della domanda globale di soluzioni efficienti per l'immagazzinamento dell'energia, le industrie ricercano batterie resistenti e durature. Approfondendo la comprensione del comportamento strutturale e chimico degli LRTMO, i produttori possono sviluppare catodi che rimangano stabili lungo numerosi cicli di carica. Questo potrebbe portare a batterie più durevoli per veicoli elettrici, dispositivi elettronici portatili e sistemi di stoccaggio dell'energia rinnovabile.

La ricerca sottolinea l'importanza di studiare il comportamento dei materiali durante la carica e scarica delle batterie. Gli scienziati utilizzano la microscopia a raggi X per individuare problemi e sviluppare soluzioni. Questo lavoro ha l'obiettivo di rendere le batterie più resistenti, efficienti e fondamentali per l'energia sostenibile.