Scansione MRI utilizzata per apportare miglioramenti positivi alle batterie agli ioni di sodio

14 ore fa p Luke James Secondo i ricercatori, il loro lavoro dimostra un modo efficace per supportare lo sviluppo della prossima generazione di batterie ricaricabili ad alte prestazioni che saranno convenienti e raggiungeranno il mercato prima. La ricerca del team, pubblicata su Nature Communications, descrive la loro tecnica di risonanza magnetica e il modo in cui è stata impiegata per rilevare il movimento e la deposizione di ioni sodio-metallo all'interno di una batteria agli ioni di sodio. Lo sviluppo di nuove tecnologie per le batterie è un campo in costante crescita alimentato dalle esigenze del mondo: l'industria, la società e l'ambiente chiedono tutte soluzioni migliori di quelle già disponibili.
Le batterie agli ioni di sodio sono una tecnologia promettente a causa del loro costo relativamente basso e della loro sostenibilità, proprietà che hanno portato a un crescente livello di interesse da parte dei ricercatori nello sviluppo di nuove batterie agli ioni di sodio. Le batterie agli ioni di sodio sono anche in grado di fornire alti livelli di densità energetica paragonabili ai loro cugini agli ioni di litio, una proprietà particolarmente utile per il trasporto a breve distanza e lo stoccaggio stazionario. Benché teoricamente grandi, le batterie agli ioni di sodio devono superare molte sfide uniche per loro, così come quelle condivise con quelle agli ioni di litio come la formazione di dendrite.
Alcune di queste sfide uniche includono lo sviluppo di un materiale anodico adatto: la grafite non può essere usato perché ha poca capacità di immagazzinare sodio - e l'identificazione di elettroliti ottimizzati. Pertanto, un'area di spicco della ricerca attuale è lo sviluppo di anodi batteria agli ioni di sodio da alta capacità, basso costo e fonti rinnovabili come i carboni non grafitici. Le batterie al sodio sono proposte come candidati promettenti per sostituire le batterie agli ioni di litio.
Il team di ricerca, guidato dalla Dott.ssa Melanie Britton della School of Chemistry dell'Università di Birmingham, ha sviluppato la loro tecnica di risonanza magnetica insieme alla ricerca dell'Università di Nottingham. Utilizza la risonanza magnetica per monitorare le prestazioni del sodio in condizioni di reazione.
In una dichiarazione, il Dr. Britton ha dichiarato: “Poiché la batteria è una cella sigillata, quando si guasta può essere difficile vedere quale sia il difetto. Lo smontaggio della batteria introduce modifiche interne che rendono difficile vedere quale fosse il difetto originale o dove si è verificato.
"Tuttavia, utilizzando la loro tecnica di risonanza magnetica, il suo team è in grado di vedere cosa sta realmente accadendo all'interno della batteria mentre è operativo. Ciò fornisce una visione senza precedenti su come si comporta il sodio. "Questa tecnica ci fornisce informazioni sul cambiamento all'interno dei componenti della batteria durante il funzionamento di una batteria agli ioni di sodio, che al momento non sono disponibili per noi attraverso altre tecniche", ha dichiarato il Dr.
Britton. "Questo ci consentirà di identificare i metodi per rilevare i meccanismi di guasto mentre si verificano, dandoci informazioni su come produrre batterie più durature e con prestazioni più elevate." Potendo vedere o rilevare fisicamente i meccanismi di guasto delle batterie, come quelli che affliggono le batterie agli ioni di litio, i progettisti e gli ingegneri potrebbero finalmente essere in grado di trovare soluzioni per problemi come il surriscaldamento della capacità di surriscaldamento e la decomposizione degli elettroliti che limita il loro utility.
Questo sarebbe un vantaggio per lo sviluppo di componenti elettronici che durano più a lungo e mostrano prestazioni migliori in cui i problemi comuni possono essere risolti interamente o anticipati e prevenuti con largo anticipo.