Questi innovativi materiali a film sottile potrebbero migliorare la sicurezza e l'efficienza delle batterie.
I ricercatori dell'Università del Missouri stanno facendo passi da gigante nello sviluppo delle batterie a stato solido, utilizzando materiali avanzati a film sottile per creare rivestimenti protettivi. Questi rivestimenti impediscono le reazioni chimiche tra l'elettrolita solido e i materiali del catodo, una sfida fondamentale per migliorare le prestazioni e la longevità delle batterie.
Le batterie allo stato solido offrono una promettente alternativa alle tradizionali batterie agli ioni di litio, che si basano su elettroliti liquidi che possono rappresentare un rischio di incendio se danneggiati o surriscaldati. Il professore Matthias Young e il suo team stanno esplorando l'uso di elettroliti solidi per rendere le batterie più sicure e più efficienti dal punto di vista energetico.
“Quando l'elettrolita solido tocca il catodo, reagisce e forma uno strato interfasico spesso circa 100 nanometri - 1.000 volte più piccolo della larghezza di un singolo capello umano. Questo strato impedisce agli ioni di litio e agli elettroni di muoversi facilmente, aumentando la resistenza e compromettendo le prestazioni della batteria,” ha dichiarato Matthias Young.
Utilizzando la microscopia elettronica a trasmissione a scansione quadridimensionale (4D STEM), i ricercatori hanno ottenuto la capacità innovativa di esaminare la struttura atomica di una batteria senza smontarla. Questa tecnica ha permesso di identificare lo strato di interfase come un fattore critico che influenza le prestazioni della batteria. Il laboratorio di Young è specializzato nella deposizione ossidativa di strati molecolari (oMLD), un processo in fase di vapore che crea film ultrasottili. Il prossimo passo è verificare se queste pellicole possono fungere da barriere protettive, impedendo reazioni indesiderate tra i componenti della batteria.
“I rivestimenti devono essere abbastanza sottili da impedire le reazioni, ma non così spessi da bloccare il flusso degli ioni di litio. Vogliamo mantenere le caratteristiche ad alte prestazioni dei materiali solidi dell'elettrolita e del catodo. Il nostro obiettivo è utilizzare questi materiali insieme senza sacrificarne le prestazioni in nome della compatibilità,” ha aggiunto Matthias Young.
Centro per l'innovazione energetica: Soluzioni sostenibili
L'Università del Missouri sta rafforzando il suo impegno nei confronti dei progressi energetici attraverso il nuovo Centro per l'innovazione energetica. Questa struttura interdisciplinare riunirà esperti di ingegneria, agronomia, fisica, chimica e politica pubblica per affrontare le sfide energetiche più urgenti, in particolare nel contesto dell'ottimizzazione guidata dall'intelligenza artificiale.
Il centro si concentrerà su aree chiave come l'energia nucleare, l'idrogeno e le energie rinnovabili, lo stoccaggio dell'energia e la sicurezza della rete. Promuovendo la collaborazione, mira a sviluppare soluzioni energetiche sostenibili, a rafforzare l'approvvigionamento energetico nazionale e a migliorare la resilienza contro le sfide future. Questa iniziativa si allinea alla tradizione di innovazione interdisciplinare di Mizzou, come l'iniziativa NextGen Precision Health, che riunisce le competenze del College of Engineering, del College of Agriculture, Food and Natural Resources e del College of Arts and Science.