Strutture cristalline fluttuanti: la rivoluzione delle batterie allo stato solido per un futuro energetico sicuro
L'approccio di machine learning apre le porte a un'intera classe di materiali per le batterie allo stato solido, grazie al contributo della Duke University
Un team di ricercatori della Duke University ha fatto una scoperta rivoluzionaria che potrebbe aprire la strada a una nuova generazione di batterie allo stato solido e a convertitori termoelettrici più efficienti. L’obiettivo di sviluppare nuove tecnologie di accumulo e distribuzione dell’energia diventa sempre più importante mentre ci spostiamo verso un futuro basato sulle energie rinnovabili.
Le batterie agli ioni di litio, che utilizzano elettroliti liquidi, sono state fino ad oggi la soluzione ideale, ma presentano diverse limitazioni, come una bassa efficienza e il rischio di incendi ed esplosioni. Per superare queste limitazioni, molti ricercatori stanno lavorando per sviluppare batterie allo stato solido con materiali diversi. Una classe di composti chiamati argryoditi, che prende il nome da un minerale contenente argento, si sta dimostrando molto promettente. Questi composti sono costituiti da strutture cristalline specifiche, con due elementi che formano una struttura stabile e un terzo elemento che può muoversi liberamente all’interno della struttura.
Il team di ricercatori ha studiato una specifica argryodite fatta di argento, stagno e selenio (Ag8SnSe6). Utilizzando avanzate tecniche sperimentali e l’apprendimento automatico, hanno rivelato i meccanismi atomici che consentono a questa classe di materiali di essere così interessante per le batterie allo stato solido. Hanno scoperto che la struttura cristallina si flette continuamente, creando finestre e canali attraverso i quali gli ioni di argento possono muoversi liberamente. È come se l’argento si comportasse come una sorta di liquido all’interno di una struttura solida. Questi risultati sono pioneristici se proiettati in una nuova era di batterie allo stato solido più sicure, efficienti e con una maggiore densità di energia. Ad esempio, le auto elettriche potrebbero essere ricaricate più velocemente, durare più a lungo ed essere più sicure grazie a queste nuove batterie.
La combo vincente del progresso scientifico: spettroscopia e apprendimento automatico
L’approccio combinato di spettroscopia sperimentale avanzata e apprendimento automatico utilizzato dai ricercatori è stato fondamentale per raggiungere questi risultati. Questo metodo ha permesso di fare progressi significativi nella comprensione e nella simulazione di materiali complessi come le argyroditi in un breve periodo di tempo. Questa scoperta è solo l’inizio di una serie di progetti che mirano a esplorare ulteriormente le potenzialità delle argryoditi e di altri composti simili. I ricercatori stanno esaminando diverse combinazioni di elementi, inclusa una sostituzione dell’argento con il litio, che potrebbe essere particolarmente interessante per le batterie delle auto elettriche. La strada che la ricerca scientifica sta percorrendo porta sempre di più ad un futuro energetico più solido e sostenibile.
