Rivoluzionare la durata delle batterie: una riscoperta dell'alimentazione agli ioni di litio

I ricercatori cinesi della prestigiosa Fudan University di Shanghai hanno innescato una svolta tecnologica che potrebbe portare a un notevole miglioramento della funzionalità delle batterie al litio. Il principale responsabile della diminuzione della capacità di potenza nelle batterie agli ioni di litio risiede principalmente nella crescita dello strato di interfase elettrolitica solida (SEI) che si forma sull'anodo della batteria. Questo strato proibitivo, sempre più competitivo per gli ioni di litio, amplifica la resistenza e ne riduce la longevità.

Diversi fattori, tra cui la degradazione degli elettrodi, il deterioramento dell'elettrolita e altri parametri influenti come la densità di corrente, la temperatura e la convezione dell'elettrolita, contribuiscono alla diminuzione delle riserve di potenza delle batterie agli ioni di litio. Di conseguenza, livelli di prestazioni insufficienti delle batterie possono diventare così scadenti da renderle inutilizzabili.

La tecnica di miglioramento della longevità del litio: iniezione diretta di litio

Per reagire a questa crisi della durata della batteria, il team di ricerca ha sviluppato un ingegnoso metodo per ringiovanire le celle esaurite. Iniettando direttamente nuovo litio in queste celle, il team ripristina il litio perso nel ciclo di vita della batteria. Questo approccio è stato descritto in dettaglio di recente sulla rivista scientifica Nature.

La tecnica di rianimazione impiega l'intelligenza artificiale (IA) e l'elettrochimica organica per generare un composto unico ricco di litio. Questo composto rilascia il litio trasportato quando esposto alle giuste condizioni di tensione all'interno di una batteria. Un vantaggio accessorio è che questo processo produce sottoprodotti gassosi, consentendo un'efficace fuoriuscita e aprendo la strada al litio in arrivo.

Esplorazione dei sali funzionali: un ruolo per l'apprendimento automatico

La brillantezza dell'apprendimento automatico ha svolto un ruolo fondamentale nella scoperta del potenziale dei sali funzionali vitali nel processo di rilancio. In particolare, il trifluorometansolfinato di litio (LiSO2CF3) è emerso come un sale promettente, che mostra un'attività elettrochimica ottimale, una potenziale formazione di prodotti e, soprattutto, un'eccezionale capacità specifica e solubilità dell'elettrolita. L'uso di tali sali potrebbe potenzialmente espandere la longevità delle batterie agli ioni di litio a un numero senza precedenti di 12.000-60.000 cicli.

Test e verifica: le dimostrazioni si svolgono

Per testare questi sistemi, sono stati intrapresi diversi tentativi dimostrativi che coinvolgevano un catodo privo di litio da 3,0 V, 1.192 Wh kg−1, un ossido di cromo in una cella senza anodo e un catodo in poliacrilonitrile solforato organico in una cella a sacchetto da 388 Wh kg−1 con una durata di 440 cicli. I risultati sono stati incoraggianti, esibendo notevoli miglioramenti nella densità energetica, sostenibilità superiore e costi ridotti rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio.

Inoltre, convenzionale batterie commerciali LiFePO4 ha visto la propria durata di vita prolungata in modo notevole. Ad esempio, una grafite disponibile in commercio Cella LiFePO4 ha mantenuto il 96,0% di capacità di ritenzione dopo ben 11.818 cicli quando è stato fornito con continue forniture esterne di litio. Questa tecnologia rivitalizzante potrebbe rivoluzionare la durata della batteria, promettendo un entusiasmante rinnovamento per le batterie agli ioni di litio.