Studio rivoluzionario: elettroliti in gel aprono una nuova era per i veicoli elettrici

RomeI ricercatori dell'Università POSTECH hanno fatto avanzare la tecnologia delle batterie. Sotto la guida del Professor Soojin Park, insieme a Seoha Nam e alla Dottoressa Hye Bin Son, hanno sviluppato una nuova batteria stabile e pronta per il mercato utilizzando un elettrolita gel. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista "Small."

Le batterie agli ioni di litio sono comuni nelle auto elettriche e nei dispositivi elettronici. Tuttavia, gli elettroliti liquidi in queste batterie possono causare incendi o esplosioni. Gli scienziati stanno cercando opzioni più sicure. Una possibile soluzione è una batteria semi-solida con un elettrolita gelatinoso.

Vantaggi degli elettroliti in gel:

• Maggior stabilità
• Più alta densità energetica
• Durata prolungata

La produzione di elettroliti in gel richiede spesso lunghe fasi di riscaldamento a temperature elevate, rischiando di danneggiare il materiale e diminuire l'efficienza della batteria. Inoltre, la resistenza di contatto tra l'elettrolita in gel e l'elettrodo rappresenta una sfida significativa.

Studi precedenti avevano difficoltà a scalare per la produzione commerciale a causa di metodi di fabbricazione complessi, difficili da integrare con le linee di produzione di batterie esistenti. Il team del Professor Park ha risolto questi problemi utilizzando un additivo speciale chiamato dipentaeritritolo esacrilato (DPH) e una tecnologia nota come fascio di elettroni (e-beam).

Il processo tradizionale di produzione delle batterie a sacchetto si articola nelle seguenti fasi:

• Preparazione degli elettrodi
• Iniezione dell'elettrolita e assemblaggio
• Attivazione
• Degassaggio

La squadra ha aggiunto un ulteriore passaggio con irradiazione e-beam dopo la rimozione dei gas. Questo ha migliorato il doppio ruolo del DPH, che ha stabilizzato l'interfaccia tra le superfici dell'anodo e del catodo. Inoltre, durante l'irradiazione e-beam, il DPH si è unito per formare una struttura polimerica.

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La nuova batteria del team, dotata di elettrolita gel, ha mostrato ottimi risultati. Ha ridotto di 2,5 volte il gas prodotto dalle reazioni collaterali durante i primi cicli di carica-scarica rispetto alle batterie tradizionali. Inoltre, ha ridotto la resistenza interfacciale grazie alla buona compatibilità tra elettrodi ed elettrolita gel.

I ricercatori hanno sviluppato una batteria ad alta capacità con una valutazione di 1,2 Ah e l'hanno testata a 55 gradi Celsius. Questa temperatura ha accelerato la decomposizione dell'elettrolita. Le batterie tradizionali con elettrolita producevano molto gas e perdevano rapidamente capacità dopo 50 cicli. Tuttavia, la nuova batteria non ha generato gas e ha mantenuto una capacità di 1 Ah anche dopo 200 cicli.

Questo è un grande successo. Dimostra che le batterie con elettrolita in gel possono essere sicure, durevoli e pronte per il mercato. Inoltre, possono essere prodotte in grandi quantità utilizzando i metodi attuali della produzione di batterie a sacchetto.

Il professore Soojin Park ha dichiarato che questa nuova scoperta influenzerà l'industria dei veicoli elettrici e che avrà un impatto positivo anche su altri dispositivi che utilizzano batterie al litio. La loro ricerca è stata supportata dal Programma di Ricerca di Mezza Carriera della Fondazione Nazionale per la Ricerca della Corea.

Il team di ricerca di POSTECH sta lavorando per rendere le batterie con elettrolita gel più sicure e pronte per l'uso commerciale.

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