Nuovi elettroliti vetroformanti rivoluzionano la tecnologia delle batterie ad alta capacità

RomeIl mondo si sta rapidamente orientando verso soluzioni energetiche migliori e più sostenibili. Un team di ricerca della Niigata University e della Tokyo University of Science ha sviluppato nuovi tipi di elettroliti liquidi. Questi elettroliti liquidi a formazione vitrea possiedono caratteristiche che potrebbero rivoluzionare i dispositivi elettrochimici. Di recente, le soluzioni elettrolitiche ultra-concentrate sono state al centro dell'attenzione perché rimangono liquide a temperatura ambiente, offrono un'alta conduttività ionica e formano ottimi film metallici. Tuttavia, comprendere il loro funzionamento a livello molecolare è stato un compito arduo.

Ricercatori hanno scoperto che le miscele di sulfolano ciclico e sali di litio presentano proprietà uniche. Queste miscele attraversano una transizione vetrosa su un ampio intervallo di composizioni, un fenomeno mai osservato prima negli elettroliti liquidi. I principali risultati dello studio includono:

• Il particolare fenomeno di transizione vetrosa osservato nelle miscele binarie di sali di litio-1,3-propansultone (PS) e sali di litio-sulfolano (SL).
• La spettroscopia Raman conferma la presenza di coppie ioniche di contatto (CIP) e aggregati (AGG).
• L'analisi di correlazione bidimensionale collega gli spettri di rilassamento dielettrico (DRS) alla formazione e al comportamento degli AGG.

Questa scoperta è molto significativa. L'alto numero di trasferimento di ioni Li+ in queste miscele permette una formazione efficiente e di alta qualità di film metallici. Questo è fondamentale per le applicazioni che richiedono alta densità energetica e forti proprietà meccaniche. In altre parole, dispositivi come le batterie ricaricabili ad alta capacità potrebbero diventare più efficienti, più piccoli e durare più a lungo.

Gli ampi aggregati presenti in questi elettroliti sono fondamentali per le loro proprietà uniche di conduzione ionica. Lo studio dimostra che tali aggregati influenzano la formazione delle molecole e la riorientazione dei loro dipoli. Questa nuova scoperta potrebbe facilitare lo sviluppo di elettroliti personalizzati per applicazioni ad alte prestazioni, superando i limiti delle tecnologie attuali.

Considerando gli obiettivi dello sviluppo sostenibile e della Società-5, è fondamentale avere soluzioni migliori per lo stoccaggio dell'energia. La combinazione di elettroliti liquidi e solidi in questi nuovi sistemi può creare opzioni di stoccaggio più efficienti e flessibili. Questi progressi potrebbero essere utilizzati in vari settori, come l'elettronica portatile, le auto elettriche e i sistemi energetici su larga scala. Questa innovazione rappresenta un significativo miglioramento nella tecnologia di stoccaggio dell'energia e sostiene la transizione verso un futuro energetico sostenibile.