Carica il 70% di nuove scoperte in pochi minuti

Le batterie al litio sono prodotti elettronici familiari che vengono ora utilizzati nei telefoni cellulari, nei computer portatili e nelle auto elettriche. Ma le batterie al litio sono anche note per la loro lunga e breve durata. Recentemente, un team della Nanyang Technological University di Singapore (Nanyang Technological University) ha sviluppato un nuovo tipo di digiuno. Questa batteria può essere caricata completamente con il 70% della potenza in due minuti e può essere utilizzata per 20 anni, ovvero 10 volte più a lungo della batteria in quel momento.

Le batterie al litio sono composte principalmente da informazioni sull’elettrodo positivo (come l’ossigeno al litio-cobalto), sull’elettrolita e sulle informazioni sull’elettrodo negativo (come la grafite). Durante il processo di carica, gli ioni di litio precipitano dal reticolo litio-cobalto-ossigeno dell’anodo e vengono incorporati nella grafite in scaglie attraverso l’elettrolita. Durante il processo di scarica, gli ioni di litio fuoriescono dal reticolo di grafite lamellare e vengono inseriti nell’ossigeno di cobalto di litio attraverso l’elettrolita. Le batterie al litio sono anche chiamate batterie per sedie a dondolo perché si trasferiscono avanti e indietro tra gli elettrodi positivo e negativo durante la carica e la scarica. Negli ultimi anni, gli scienziati hanno sviluppato nuovi tipi di batterie al litio, in particolare batterie al litio-zolfo di grande capacità, batterie al litio-ossigeno e batterie al nano-silicio, ma a causa della loro composizione caotica, dei costi elevati e della breve durata, molti effetti non sono stati promossi.

Le tradizionali batterie al litio non possono essere caricate rapidamente, principalmente a causa delle caratteristiche di sicurezza degli elettrodi di grafite. Quando la batteria è in funzione, sulla superficie dell’elettrodo si forma una membrana elettrolitica solida, che bloccherà i passi degli ioni di litio e ne rallenterà la velocità. La caratteristica distintiva di questo nuovo tipo di batteria al litio è che utilizza gel di nanotubi di biossido di titanio ultra-lungo come catodo al posto dei tradizionali materiali di grafite. Questo nuovo materiale non forma una membrana elettrolitica e gli ioni di litio possono essere inseriti rapidamente, ottenendo così una carica rapida. Grazie alla speciale struttura del nanogel di biossido di titanio unidimensionale, la nuova batteria ha compiuto un passo avanti in termini di durata, che può essere riciclata decine di migliaia di volte. Al costo di un giorno, può essere utilizzato per più di 20 anni. Inoltre, il biossido di titanio (comunemente noto come biossido di titanio) utilizzato in questo studio ha un basso costo, una facile lavorazione, una buona ripetibilità, un’elevata affidabilità e può essere collegato perfettamente alla tecnologia esistente e le sue prospettive di applicazione industriale sono molto ampie.

Le batterie al litio sono uscite negli anni ‘1970. Nel 1991, Sony ha introdotto le prime batterie al litio commerciali, che hanno rivoluzionato l’elettronica di consumo. Sebbene le batterie al litio siano state ampiamente utilizzate, la loro durata e durata non hanno raggiunto progressi efficaci, il che limita anche il rapido sviluppo dei veicoli elettrici e di altri settori. Questa nuova svolta potrebbe avere effetti di vasta portata in molte aree. Nei dispositivi mobili, le nuove batterie possono impedire la schermatura obbligatoria di alcuni dispositivi elettronici. Anche l’industria dei veicoli elettrici ne trarrà grandi benefici, non solo perché il tempo di ricarica può essere ridotto da poche ore a pochi minuti, ma anche perché gli utenti non dovranno cambiare le costose batterie (che costano circa $ 10,000) per promuovere ulteriormente i vantaggi di veicoli elettrici.

Tuttavia, in questo momento, lo sviluppo delle batterie al litio sta affrontando un collo di bottiglia: se si vuole aumentare la capacità, è necessario sacrificare la velocità di ricarica e la durata del ciclo, difficile da mantenere ad alta capacità. In futuro, per sostituire le batterie, da un lato, è necessario portare avanti la ricerca su caratteristiche di sicurezza come elettroliti solidi e semisolidi, dall’altro, è necessario accelerare la ricerca e lo sviluppo di grandi capacità dati catodici per ottenere una svolta nella densità energetica delle batterie al litio. In sintesi, gli elettrodi positivo e negativo e i dati dell’elettrolita della batteria devono lavorare insieme per compiere maggiori progressi in termini di forma e capacità.