SHANGHAI - In un significativo progresso che potrebbe rimodellare il futuro dei veicoli elettrici, i ricercatori cinesi hanno identificato un meccanismo dietro i guasti delle batterie al litio allo stato solido.
La Cina è diventata leader mondiale nell'industria delle batterie al litio e ora sta gareggiando con i suoi rivali internazionali, in particolare quelli del Giappone e della Repubblica di Corea.per abbracciare le tecnologie delle batterie di nuova generazione.
Le batterie a stato solido, considerate ampiamente una delle soluzioni più promettenti nel prossimo decennio, potrebbero rivoluzionare lo stoccaggio dell'energia.Il superamento degli ostacoli tecnici rimane la sfida più grande attualmente.
Trovare la causa principale
A differenza degli elettroliti liquidi utilizzati nelle batterie convenzionali, gli elettroliti solidi lottano per assorbire le sollecitazioni causate dall'espansione e dalla contrazione del litio durante i cicli di ricarica.
Queste sollecitazioni possono causare la crepa o la formazione di dendriti -- minuscoli,Le strutture simili a aghi che possono innescare cortocircuiti - presentando così grandi sfide per l'industrializzazione della tecnologia.
Nel loro nuovo studio,I ricercatori dell'Università di Tongji e dell'Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong hanno scoperto che i guasti delle batterie allo stato solido sono strettamente legati alla stanchezza del ciclo dell'anodo metallico del litio.
Hanno anche osservato che questa stanchezza si aderisce a principi meccanici ben definiti, come se piegare ripetutamente una graffetta la indebolisse fino a rompersi.
Questa scoperta, pubblicata venerdì sulla rivista Science,fornisce un quadro quantitativo per la previsione dei cicli di vita delle batterie e apre nuove strade per la progettazione di sistemi di stoccaggio dell'energia più duraturi.
"Il lavoro riconosce l'importanza dell'affaticamento nelle prestazioni degli anodi metallici al litio nelle batterie a stato solido", hanno osservato Jagjit Nanda e Sergiy Kalnaus, due scienziati statunitensi della batteria,In un'ottica di ricerca.
RIVOLUZIONE delle batterie
Questa ricerca sottolinea i sostenuti investimenti di ricerca e sviluppo della Cina nell'elettrochimica negli ultimi anni.Queste scoperte stanno alimentando il vantaggio industriale della Cina e preparando il terreno per il paese a ripetere il suo successo nella prossima rivoluzione nella tecnologia delle batterie..
Le batterie a stato solido, che utilizzano elettroliti solidi invece di quelle liquide, raggiungono una densità energetica molto più elevata (fino a 500 Wh/kg) rispetto alle batterie liquide agli ioni di litio tradizionali (200-300 Wh/kg).Questo fornisce più energia nello stesso volume e riduce le dimensioni della batteria.
Sono inoltre dotate di una migliore stabilità termica, non infiammabilità e non rischiano perdite di liquido, riducendo significativamente il rischio di autoaccensione ed esplosione.
Ouyang Minggao, esperto di nuovi sistemi energetici e professore all'Università di Tsinghua,si prevede che il raggiungimento di una densità energetica di 500 Wh/kg dipenderà da progressi critici nella scienza dei materiali, con il 2027 destinato ad essere un anno cruciale per le innovazioni rivoluzionarie.
I giganti cinesi delle batterie CATL e BYD hanno fissato il 2027 come obiettivo per la produzione su piccola scala di batterie a stato solido.
I team scientifici stanno intensificando la loro collaborazione con le aziende produttrici di batterie di prima linea per accelerare la commercializzazione delle tecnologie.
L'Istituto di tecnologia avanzata di Shenzhen dell'Accademia cinese delle scienze ha firmato un accordo di cooperazione con BYD, concentrandosi su settori all'avanguardia come le batterie a stato solido.
Sun Huajun, CTO della divisione batterie di BYD, ha previsto che le batterie a stato solido raggiungeranno un'applicazione su larga scala intorno al 2030.
Il vantaggio della Cina nella produzione in serie di batterie a stato solido risiede nella sua vasta industria e nelle sue vaste dimensioni di mercato.
"Con la catena industriale più completa, il mercato più grande e il maggior numero di ricercatori, siamo molto fiduciosi dell'approccio e della tabella di marcia della Cina per questa tecnologia", ha detto Zu Sijie,vicepresidente di SAIC Motor.
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