Trovato un modo per creare batterie a lunga durata e ricarica rapida

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Un gruppo di ricercatori, guidati dal professor Pavel Troshin, ha studiato polimeri di coordinamento, una classe di composti con applicazioni nelle batterie agli ioni metallici scarsamente esplorate, e ha dimostrato il loro possibile futuro utilizzo in dispositivi di accumulo di energia con un alto tasso di carica/scarica e la loro stabilità.

La velocità di carica/scarica è una delle caratteristiche chiave delle batterie agli ioni di litio. La maggior parte delle batterie commerciali moderne richiede almeno un'ora per caricarsi completamente, il che certamente limita la portata della loro applicazione, in particolare per i veicoli elettrici. Il problema con i materiali attivi, come il materiale anodico più popolare, la grafite, è che la loro capacità diminuisce in modo significativo all'aumentare della velocità di carica. Per mantenere la capacità della batteria a velocità di carica elevate, i materiali degli elettrodi attivi devono avere un'elevata conducibilità elettronica e ionica, come nel caso dei polimeri di coordinamento appena scoperti, derivati ​​da ammine aromatiche e sali di metalli di transizione, come nichel o rame.

Un recente studio condotto da un gruppo di scienziati della Skoltech e dell'Istituto per i problemi di fisica chimica della RAS guidato dal professor P. Troshin in collaborazione con l'Università di Colonia (Germania) e l'Università federale degli Urali, incentrato sui polimeri lineari a base di tetraaminobenzene di nichel e rame. Sebbene i polimeri lineari presentassero una conduttività elettronica iniziale molto più bassa rispetto alle loro controparti bidimensionali, è emerso che possono essere usati come materiali anodici che si caricano/scaricano in meno di un minuto, perché la loro conduttività aumenta drammaticamente dopo la prima scarica dovuta al doping al litio.

Inoltre, è stato riscontrato che questi materiali anodici hanno un'eccellente stabilità a velocità di carica/scarica elevate: è stato dimostrato che mantengono fino al 79% della loro capacità massima anche dopo 20.000 cicli di carica-scarica.

Inoltre, è stato scoperto che i polimeri a base di rame possono essere utilizzati sia come anodo che come materiali catodici ad alta capacità. Gli autori sottolineano che ci sono molte opportunità per l'ottimizzazione della struttura, anche se il catodo non può ancora operare in modo stabile. "Esistono molti metodi per mettere a punto le caratteristiche dei polimeri di coordinazione", spiega il Ph.D. Roman Kapaev.

FONTE: Phys.org
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