Le batterie hanno fatto molta strada nel corso dei decenni, sin dalla loro invenzione circa 200 anni fa. Sebbene la tecnologia abbia continuato a evolversi, dal piombo acido agli ioni di litio, esistono ancora molte sfide per migliorare la loro durata ed efficienza nel tempo. Gli esperti stanno correndo per rispondere alla crescente esigenza globale di batterie sicure e ben bilanciate dal punto di vista energetico.
Un team di ricercatori ritiene che sia necessario un cambiamento radicale per avere un impatto significativo nella tecnologia delle batterie per questi settori. Questo spostamento trarrebbe vantaggio dal meccanismo di riduzione-ossidazione anionica nei catodi ricchi di litio. Scopriamo di più in merito.
Le batterie ricche di litio per il futuro
Gli ossidi ricchi di litio sono classi di materiali catodici promettenti perché hanno dimostrato di avere una capacità di stoccaggio molto più elevata. Ma c’è un problema che i materiali della batteria devono soddisfare: il materiale deve essere in grado di caricarsi rapidamente, essere stabile a temperature estreme e funzionare in modo affidabile per migliaia di cicli. Per affrontare questo problema, gli scienziati hanno bisogno di una chiara comprensione di come funzionano questi ossidi a livello atomico e di come i loro meccanismi elettrochimici sottostanti svolgano un ruolo.
Il team ha cercato di fornire prove conclusive del meccanismo redox utilizzando lo scattering Compton, il fenomeno per cui un fotone devia da una traiettoria rettilinea dopo aver interagito con una particella (di solito un elettrone). I ricercatori hanno eseguito sofisticati studi teorici e sperimentali presso il più grande impianto di radiazione di sincrotrone di terza generazione al mondo gestito da JASRI.
I ricercatori hanno osservato come l’orbitale elettronico che si trova al centro dell’attività redox anionica reversibile e stabile può essere ripreso e visualizzato, determinandone il carattere e la simmetria. Questo primato scientifico può cambiare le regole del gioco per la futura tecnologia delle batterie.