La storia dello sviluppo delle batterie al litio

Introduzione: la tecnologia agli ioni di litio ha trasformato il modo in cui comunichiamo e alimentiamo i dispositivi portatili, e ora sta guidando una rivoluzione nel trasporto globale e nell'approvvigionamento energetico. Un nuovo articolo di Arumugam Manthiram dell'Università del Texas ad Austin esamina lo sviluppo della tecnologia, dalle scoperte iniziali negli anni '70 alle considerazioni dei ricercatori che lavorano su "future batterie"Oggi.

Da quando gli scienziati hanno dimostrato la prima batteria ricaricabile batteria agli ioni di litio nel 1976, la tecnologia ha dimostrato il suo potenziale di cambiamento mondiale nell'industria elettronica. Ma anche se le applicazioni nei veicoli elettrici e nell'accumulo di energia stazionaria registrano una crescita massiccia, superando i problemi tecnici e gli scienziati di tutto il mondo stanno lavorando per incorporare nuovi materiali e avanzare batteria prestazioni ancora basate su concetti descritti dagli scienziati quasi mezzo secolo fa.

Manthiram ha detto: "Mentre ci schieriamo batterie agli ioni di litio su larga scala, costi e sostenibilità diventano critici. Inoltre, per tenere il passo con lo sviluppo dell'elettronica portatile e aumentare l'autonomia dei veicoli elettrici, c'è il desiderio di aumentare la densità energetica al di sopra del livello attuale."

Ulteriori lavori del gruppo di Goodenough negli anni '80, guidati dal ricercatore in visita Koichi Mizushima, hanno dimostrato per la prima volta un batteria al litio con un anodo di carbonio e un catodo di ossido di litio e cobalto. Rappresenta la prima volta che la tecnologia ha superato i problemi di sicurezza e densità energetica ed è emersa come qualcosa di pronto per la commercializzazione.

Ma queste preoccupazioni restano al centro della ricerca tecnologia agli ioni di litio poiché la domanda di batterie da parte della società continua ad aumentare."Dobbiamo aumentare la densità energetica aumentando la capacità di accumulo di carica del catodo e dell'anodo, aumentando la tensione di esercizio del catodo o, idealmente, aumentando simultaneamente la capacità di accumulo di carica e la tensione di esercizio", ha affermato Manthiram. Per raggiungere questi obiettivi, nuovi o Buoni materiali per elettrodi ed elettroliti. Nuovi metodi di sintesi ed elaborazione e modellizzazione al computer possono aiutare in queste attività."Nel breve termine, ha osservato Manthiram, si aspetta che la ricerca si concentri su catodi di ossido stratificato con più nichel e meno o nessun cobalto e aggiungendo silicio agli anodi di grafite per aumentare la densità energetica.

In futuro ci saranno una miriade di tecnologie che finalmente dimostreranno il loro valore. “Batterie agli ioni di litio manterranno la loro leadership nell’accumulo di energia, in particolare nell’elettrificazione del settore dei trasporti”,