Batterie più sicure e potenti: la tecnologia al carbonio apre nuove prospettive all’energia rinnovabile
Le città del futuro non possono essere immaginate senza questa innovazione tecnologica, ecco come sono stati resi sicuri, stabili e duraturi i fullereni C60.
Scienziati e tecnici dell’Università di Tohoku hanno sviluppato una tecnologia nuova che rende sicure, durature e potenti le batterie a base di carbonio. La strada è per lo sviluppo di veicoli elettrici a costo ridotto, insieme a sistemi di accumulo di energia rinnovabile e dispositivi elettronici. Lo studio è stato pubblicato su Journal of the American Chemical Society. Descrive la creazione di Mg4C60, un anodo a base di fullerene stratificato con ponti covalenti.
I fullereni C60 sono molecole di carbonio con potenziale elevato per le batterie. Sono utilizzate poco per la loro instabilità; i ricercatori hanno cercato una soluzione per questo problema. Hanno dimostrato che gli atomi di magnesio possono creare collegamenti covalenti tra le gabbie di C60. Possono quindi trasformare un solido molecolare di van der Waals in una struttura polimerica stratificata. Questa configurazione previene la perdita di materiale attivo, evita il collasso strutturale e altre problematiche che ostacolano le batterie. Diventano più reversibili durante i cicli di carico e scarico di energia.
MG4C60 contiene innovazioni che potrebbero rivoluzionare le batterie: il team di Hao Li mira a espandere la strategia dei ponti covalenti per batterie più stabili, capaci e rapide
Le analisi condotte sono state fatte su modelli XRD con immagini SEM e TEM, con spettri XAS e MAS-SSNMR. Si aggiungono anche le simulazioni AIMD, importanti perché hanno confermato la stabilità della struttura e le capacità di Mg4C60 di accumulare e rilasciare ioni di litio in maniera efficiente. Mg4C60 si differenzia dal C60 puro: il primo mostra profili elettrochimici stabili come il carbonio dolce, il secondo invece presenta diverse transizioni di fase.
Il risultato è un passo avanti nella progettazione di batterie di nuova generazione ad alta densità energetica. Le città del futuro sono da pensare con macchine e altri veicoli smart, in grado di ricaricare rapidamente, in maniera ecosostenibile ma soprattutto sicura. Il team guidato dal professore Hao Li spera di estendere la strategia dei ponti covalenti ad altre strutture di carbonio.
“I nostri prossimi passi sono quelli di estendere questa strategia di ponti covalenti a una gamma più ampia di strutture di fullerene e carbonio, con l’obiettivo di creare una famiglia di materiali anodici stabili e ad alta capacità adatti alle batterie a ricarica rapida”, queste le parole dell’autore a capo del team con molti studiosi provenienti da diverse discipline e ambiti tecnici.
