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Fonte :https://scitechdaily.com/
I ricercatori della Cockrell School of Engineering dell’Università del Texas ad Austin hanno costruito un nuovo tipo di batteria che combina i numerosi vantaggi delle opzioni esistenti eliminando le loro carenze chiave e risparmiando energia.

La maggior parte delle batterie sono composte da elettrodi a stato solido, come batterie agli ioni di litio per l’elettronica portatile o elettrodi a stato liquido, incluse batterie a flusso per reti intelligenti. I ricercatori UT hanno creato quella che chiamano una “batteria interamente in metallo liquido a temperatura ambiente”, che include il meglio dei due mondi di batterie allo stato solido e liquido.

Le batterie a stato solido presentano una notevole capacità di accumulo di energia, ma in genere incontrano numerosi problemi che ne fanno degradare nel tempo e diventano meno efficienti. Le batterie allo stato liquido possono fornire energia in modo più efficiente, senza il decadimento a lungo termine dei dispositivi a stato venduto, ma non soddisfano le elevate esigenze energetiche o richiedono risorse significative per riscaldare costantemente gli elettrodi e mantenerli fusi.

Gli elettrodi metallici nella batteria del team possono rimanere liquefatti a una temperatura di 20 gradi Celsius (68 gradi Fahrenheit ), la temperatura operativa più bassa mai registrata per una batteria liquido-metallo, secondo i ricercatori. Ciò rappresenta un grande cambiamento, poiché le attuali batterie a metallo liquido devono essere mantenute a temperature superiori a 240 gradi Celsius.

“Questa batteria può fornire tutti i vantaggi sia dello stato solido che liquido – inclusa più energia, maggiore stabilità e flessibilità – senza i rispettivi inconvenienti, risparmiando allo stesso tempo energia”, ha affermato Yu Ding, ricercatore post-dottorato nella ricerca del professore associato Guihua Yu gruppo nel dipartimento di ingegneria meccanica Walker. Ding è l’autore principale di un articolo sulla batteria a temperatura ambiente che il team ha recentemente pubblicato su Advanced Materials .

La batteria include una lega sodio-potassio come anodo e una lega a base di gallio come catodo. Nel documento, i ricercatori osservano che potrebbe essere possibile creare una batteria con punti di fusione ancora più bassi utilizzando materiali diversi.

La batteria a temperatura ambiente promette più energia delle attuali batterie agli ioni di litio, che sono la spina dorsale della maggior parte dei dispositivi elettronici personali. Può caricare e fornire energia più volte più velocemente, hanno detto i ricercatori.

A causa dei componenti liquidi, la batteria può essere facilmente ingrandita o ridotta, a seconda della potenza necessaria. Maggiore è la batteria, maggiore è la potenza che può offrire. Questa flessibilità consente a queste batterie di alimentare potenzialmente qualsiasi cosa, dagli smartphone e gli orologi all’infrastruttura alla base del movimento verso le energie rinnovabili.

“Siamo entusiasti di vedere che il metallo liquido potrebbe fornire un’alternativa promettente per sostituire gli elettrodi convenzionali”, ha detto il professor Yu. “Data l’elevata energia e la densità di potenza dimostrate, questa cella innovativa potrebbe essere potenzialmente implementata sia per l’elettronica intelligente che per l’elettronica indossabile”

I ricercatori hanno dedicato più di tre anni a questo progetto, ma il lavoro non è ancora finito. Molti degli elementi che costituiscono la spina dorsale di questa nuova batteria sono più abbondanti di alcuni dei materiali chiave delle batterie tradizionali, rendendoli potenzialmente più facili e meno costosi da produrre su larga scala. Tuttavia, il gallio rimane un materiale costoso. Trovare materiali alternativi in ​​grado di offrire le stesse prestazioni riducendo al contempo i costi di produzione rimane una sfida fondamentale.

Il prossimo passo per aumentare la potenza della batteria a temperatura ambiente consiste nel migliorare gli elettroliti, i componenti che consentono alla carica elettrica di fluire attraverso la batteria.

“Sebbene la nostra batteria non sia in grado di competere con batterie ad alta temperatura in metallo liquido allo stadio attuale, si prevede una migliore capacità di alimentazione se gli elettroliti avanzati sono progettati con elevata conducibilità”, ha affermato Ding.

Riferimento: “Batterie a tutto liquido a metallo a temperatura ambiente basate su leghe fusibili con chimica interfacciale regolamentata e bagnatura” di Yu Ding, Xuelin Guo, Yumin Qian, Leigang Xue, Andrei Dolocan e Guihua Yu, 17 giugno 2020, Materiali avanzati .
DOI: 10.1002 / adma.202002577

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