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I ricercatori dell’Università del Texas a Dallas (UT Dallas) hanno scoperto perché le batterie all’ossido di nichel e litio (LiNiO 2) si rompono facilmente impedendo una durata più longeva delle batterie stesse. I loro risultati sono stati pubblicati su Advanced Energy Materials. “Il degrado delle batterie realizzate con LiNiO 2 è un problema da decenni, ma la causa non era ben compresa” ha affermato il dottor Kyeongjae Cho, professore di scienza e ingegneria dei materiali presso la Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science e direttore del programma Batteries and Energy to Advance Commercialization and National Security (BEACONS).
“Ora che abbiamo una chiara comprensione del motivo per cui ciò accade – ja proseguito – stiamo lavorando a una soluzione in modo che la tecnologia possa essere utilizzata per fornire una maggiore durata della batteria in una gamma di prodotti, tra cui telefoni e veicoli elettrici”.
Per determinare perché le batterie LiNiO 2 si rompono, i ricercatori dell’UT Dallas hanno analizzato il processo utilizzando la modellazione computazionale.
Lo studio ha comportato la comprensione delle reazioni chimiche e della ridistribuzione degli elettroni attraverso i materiali a livello atomico. Nelle batterie agli ioni di litio, la corrente elettrica fluisce da un conduttore chiamato catodo, che è un elettrodo positivo, in un anodo, un elettrodo negativo. L’anodo è in genere costituito da grafite di carbonio, che mantiene il litio a un potenziale più elevato. Durante la scarica, gli ioni di litio tornano al catodo attraverso l’elettrolita e inviano elettroni al catodo contenente litio, come una reazione elettrochimica che genera elettricità. I catodi sono in genere costituiti da una miscela di materiali che include il cobalto, un materiale raro che gli scienziati mirano a sostituire con alternative, tra cui l’ossido di litio e nichel.
I ricercatori dell’Utd hanno scoperto che una reazione chimica che coinvolge atomi di ossigeno in LiNiO 2 fa sì che il materiale diventi instabile e si rompa. Per risolvere il problema, hanno sviluppato una soluzione teorica che rinforza il materiale aggiungendo uno ione caricato positivamente, o catione, per alterare le proprietà del materiale, creando ‘pilastri’ per rafforzare il catodo. (AGI)
