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La necessità di usare batterie non infiammabili (e quindi pericolose) in sostituzione di quelle agli ioni di litio oggi impiegate in tutti i dispositivi, ha portato alla creazione di un nuovo tipo di batteria.
Le batterie agli ioni di litio leggere e ad alta capacità sono ampiamente utilizzate nei telefoni cellulari, nei laptop e in altre necessità nel mondo di oggi. Tuttavia, gli elettroliti organici nelle batterie agli ioni di litio convenzionali sono altamente infiammabili, causando incendi o esplosioni fatali.
Poiché le batterie agli ioni di litio sono ampiamente utilizzate nelle nostre vite, tali incidenti possono causare danni diretti agli utenti, il che ha portato alla richiesta di un sistema di batterie più sicuro.
Il professor Soojin Park e Gyujin Song del Dipartimento di Chimica e il dottorando Sangyeop Lee della Divisione di Advanced Materials Science di POSTECH hanno sviluppato una batteria agli ioni di zinco stabile che utilizza l’acqua come elettrolita.
Hanno impiegato uno strato polimerico protettivo per prevenire la corrosione dell’elettrodo e aumentare la stabilità dell’anodo di zinco, migliorando la stabilità elettrochimica della batteria agli ioni di zinco.
Il loro lavoro è stato pubblicato su Cell Reports Physical Science.
L’elettrolita a base di solventi organici, che funge da mezzo per il movimento degli ioni all’interno del tipico sistema di batterie, è intrinsecamente infiammabile, con rischio di esplosione o incendio.
Per affrontare questo problema, le batterie ad elettrolita acquoso sono state sviluppate come promettenti sostituzioni. Tuttavia, la minore reversibilità dell’anodo di zinco negli elettroliti acquosi, ha impedito l’utilizzo di batterie agli ioni di zinco.
Il team di ricerca POSTECH ha sviluppato un anodo di zinco rivestito con uno strato protettivo multifunzionale utilizzando un copolimero a blocchi. Questo nuovo strato polimerico è elastico ed estensibile, sopportando l’espansione del volume durante la carica e la scarica della batteria.
Si scopre che lo strato protettivo polimerico induce la distribuzione ionica omogeneizzata e sopprime la crescita dendritica, contribuendo alla durata a lungo termine dell’anodo di zinco.
Lo strato di film sottile migliora anche la stabilità dell’elettrodo sopprimendo le reazioni chimiche / elettrochimiche non necessarie nell’elettrolita sulla superficie dell’elettrodo.
Inoltre, i ricercatori hanno rivelato il movimento degli ioni di zinco nello strato di rivestimento utilizzando l’analisi della spettrometria di massa a ioni secondari (TOF-SIMS) a tempo di volo.
Immagine: POSTECH
