19:39 13 Agosto 2020
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Gli scienziati dell'Università Nazionale Russa di Scienza e Tecnologia insieme ai loro colleghi connazionali e tedeschi hanno progettato un sostituto efficace per le costose batterie agli ioni di litio.

I ricercatori hanno scoperto un metodo per fabbricare batterie al sodio che saranno molto più economiche delle batterie agli ioni di litio e potrebbe persino avere una capacità superiore. I risultati della ricerca sono pubblicati sulla rivista Nano Energy.

Le batterie agli ioni di litio sono utilizzate oggi in moltissimi settori: smartphone, laptop e altre apparecchiature elettroniche, nei trasporti e nelle apparecchiature spaziali. Il litio è un metallo costoso e gli esperti affermano che le sue riserve sono limitate.

Al momento non esiste un'alternativa efficace a queste batterie. Il litio è un metallo alcalino e uno degli elementi più leggeri nella tavola periodica, il che rende difficile trovare un degno sostituto.

Gli scienziati dell'Università Nazionale Russa di Scienza e Tecnologia, dell'Istituto di fisica biochimica dell'Accademia delle scienze russa e del Centro Helmholtz di Dresda guidati dal professor Arkady Krasheninnikov hanno mostrato un'alternativa promettente al costoso metallo. Gli scienziati hanno dimostrato che "posizionando" gli atomi di metallo alcalino in un modo speciale, si può ottenere una capacità energetica paragonabile a quella del litio.

Secondo gli autori, si propone di sovrapporre diversi strati di atomi. Può essere fatto lasciando passare gli atomi di metallo ad alta tensione in uno spazio tra due fogli di grafene.

"Si credeva che un solo strato di atomi potesse essere collocato in batterie, mentre i recenti studi condotti dai nostri colleghi in Germania hanno evidenziato che tra gli strati di grafene si possono creare strutture al litio a più strati stabili. È stato interessante studiare la possibilità di formare tali "sandwich" con l'uso di altri metalli alcalini", sottolinea uno degli autori della ricerca, un dipendente del laboratorio di nanomateriali inorganici dell'Università Nazionale Russa di Scienza e Tecnologia, Ilya Chepkasov.

Secondo gli scienziati, il materiale più promettente che può sostituire il litio è il sodio, che è molto più diffuso in natura del litio. Ad esempio, il sale da cucina contiene questo elemento.

Secondo il modello progettato dagli esperti, posizionando uno strato di sodio a due atomi tra due strati di grafene, è possibile creare un anodo la cui capacità sarà leggermente inferiore a quella dell'anodo nelle batterie agli ioni di litio: 335 mAh / g rispetto a 372 mAh / g per litio.

"I calcoli effettuati hanno dimostrato che un aumento del numero di strati di litio porta alla perdita di stabilità. Nel caso del sodio, si osserva il contrario: con l'aumento del numero di strati, aumenta la stabilità delle strutture", spiega l'impiegato del Laboratorio di nanomateriali inorganici di NUST MISIS e IBJF, Zajar Popov.

Il prossimo passo per l'equipe scientifica è quello di creare e studiare modelli sperimentali. Secondo gli scienziati, se si avrà successo, sarà possibile parlare della creazione di una nuova generazione di batterie che non avranno una capacità inferiore rispetto alle batterie agli ioni di litio e addirittura saranno migliori.

Inoltre il costo delle batterie al sodio sarà notevolmente inferiore.

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