Rivestimenti multistrato per batterie ricaricabili

Una collaborazione congiunta tra Italia, Spagna e Svezia ha consentito di fabbricare elettrodi gerarchici multistrato, in cui la struttura a strati consente prestazioni migliori.

Batterie migliori ed economiche richiedono la sintesi di materiali per elettrodi con una nanostruttura ottimale. Ciò sarà fondamentale per migliorare la superficie attiva per un elevato utilizzo del materiale attivo (quindi, elevate capacità) e per ridurre le lunghezze di diffusione per un rapido trasferimento di ioni/elettroni; tuttavia, l’impacchettamento denso casuale e l’agglomerazione negli elettrodi convenzionali portano a una bassa densità di colata e allo sbiadimento della capacità durante il ciclo. Una collaborazione congiunta tra Italia, Spagna e Svezia ha consentito di fabbricare elettrodi gerarchici multistrato, in cui la struttura a strati consente prestazioni migliori. Gli elettrodi erano realizzati con ossido di grafene ridotto (rGO) e solfuri di metalli di transizione misti (NiCoMnSx), che potevano essere depositati direttamente su elettrodi conduttivi applicando una piccola polarizzazione elettrica, producendo una rete porosa ideale e un percorso continuo per il trasporto di ioni ed elettroni. Con tali elettrodi è stata assemblata una batteria alcalina (RAB) completamente ricaricabile, che fornisce una densità di energia di 97,2 Wh/kg e una densità di potenza massima di 3,1 kW/kg e un’eccezionale stabilità del ciclo (ritenzione del 72% dopo 7000 cicli di carica/scarica a 10 A/ G). La densità di energia gravimetrica era 7 volte superiore a quella dei tipici supercondensatori commerciali, superiore a quella delle batterie Ni/Cd o piombo-acido e simili alle batterie Ni-MH. L’approccio può essere utilizzato per assemblare strutture composite multistrato su forme di elettrodi arbitrarie.

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All-Electrochemical Nanofabrication of Stacked Ternary Metal Sulfide/Graphene Electrodes for High-Performance Alkaline Batteries

Jaime S. Sanchez, Zhenyuan Xia, Nagaraj Patil, Rebecca Grieco, Jinhua Sun, Uta Klement, Ren Qiu, Meganne Christian, Fabiola Liscio, Vittorio Morandi, Rebeca Marcilla, and Vincenzo Palermo*
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202106403?af=R

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