I ricercatori dell’Università di Oxford e dell’Università delle Scienze di Tokyo hanno pubblicato studi separati il 17 dicembre che descrivono in dettaglio i progressi nella velocità di ricarica delle batterie agli ioni di sodio e negli elettroliti solidi che mantengono la conduttività. Scienziati dell’Università delle Scienze di Tokyo ha mostrato che le batterie agli ioni di sodio che utilizzano elettrodi di carbonio duro si caricano più velocemente delle tradizionali batterie agli ioni di litio. Il team del professor Shinichi Komaba ha applicato un metodo con elettrodi diluiti, che prevede la miscelazione di particelle di carbonio duro con ossido di alluminio elettrochimicamente inattivo. Questo approccio rimuove gli ingorghi di ioni che si verificano negli elettrodi compositi densi durante la carica rapida. I ricercatori hanno condotto la voltammetria ciclica e l’analisi elettrochimica per valutare il movimento degli ioni. Le loro misurazioni hanno indicato che gli ioni di sodio viaggiano attraverso il carbonio duro più rapidamente degli ioni di litio. Il coefficiente di diffusione apparente, che quantifica la mobilità ionica, si è rivelato più elevato per il sodio che per il litio in generale. Komaba ha dichiarato: “I nostri risultati dimostrano quantitativamente che la velocità di ricarica di un SIB che utilizza un anodo HC può raggiungere velocità più elevate di quella di un LIB”. Lo studio ha inoltre rivelato che gli ioni sodio necessitano di meno energia di attivazione per creare cluster pseudo-metallici all’interno dei nanopori di carbonio duro. Questa proprietà rende l’inserimento del sodio nel materiale meno influenzato dalle variazioni di temperatura. La ricerca di Tokyo è apparsa sulla rivista Chemical Science. Questi risultati stabiliscono le capacità di carica intrinseche degli anodi di carbonio duro nelle batterie agli ioni di sodio rispetto alle controparti agli ioni di litio. All’Università di Oxford, Paul McGonigal e la dottoranda Juliet Barclay sviluppato Elettroliti a base di ciclopropenio. Questi materiali organici mantengono la conduttività ionica durante la transizione dallo stato liquido a quello solido. Questo sviluppo contrasta con l’osservazione elettrochimica standard secondo cui la mobilità ionica diminuisce bruscamente quando i liquidi solidificano. Il team ha sintetizzato molecole a forma di disco dotate di catene laterali flessibili. Dopo la solidificazione, queste molecole si autoassemblano in strutture colonnari. Il design distribuisce la carica positiva in modo uniforme su un nucleo molecolare piatto. Questa configurazione evita di intrappolare gli ioni negativi e sostiene un ambiente permeabile che supporta il trasporto degli ioni. Barclay ha osservato: “Abbiamo dimostrato che è possibile progettare materiali organici in modo che la mobilità ionica non si congeli quando il materiale si solidifica”. I test nello studio hanno confermato una conduttività costante attraverso le fasi liquida, a cristalli liquidi e solida per diversi tipi di ioni. Pubblicato su Science, il lavoro di Oxford evidenzia prestazioni costanti in termini di conduttività indipendentemente dallo stato di fase. I produttori possono riscaldare questi elettroliti allo stato liquido durante l’assemblaggio della batteria. Il raffreddamento produce quindi forme solide stabili che impediscono perdite e riducono i rischi di incendio senza compromettere l’efficienza del movimento degli ioni.
