Una ragione potenzialmente cruciale dietro la tendenza all’autoscarica delle batterie agli ioni di litio è stata apparentemente scoperta dai ricercatori del centro di ricerca sulle batterie finanziato da Tesla presso la Dalhousie University. Ciò che è davvero notevole è che le scoperte del gruppo sono state sorprendentemente semplici ma potenzialmente profonde.
I prodotti elettronici come smartphone e laptop tendono ad autoscaricarsi nel tempo. È uno scenario fin troppo familiare, in cui un dispositivo perde la carica della batteria nonostante non venga utilizzato per un periodo di tempo. Ma mentre questo è considerato normale oggi, i ricercatori della Dalhousie University potrebbero aver scoperto il colpevole delle batterie agli ioni di litio che si scaricano automaticamente.
Il Dr. Michael Metzger, assistente professore e cattedra di Herzberg-Dahn e del Dipartimento di Fisica e Scienze Atmosferiche della Dalhousie University, ha notato che un nastro commerciale che tiene insieme gli elettrodi nelle batterie agli ioni di litio potrebbe essere un contributo chiave all’auto- processo di scarico.
“Nelle celle delle batterie commerciali, c’è del nastro adesivo, come lo scotch, che tiene insieme gli elettrodi, e c’è una decomposizione chimica di questo nastro, che crea una molecola che porta all’autoscarica. Nel nostro laboratorio facciamo molti esperimenti molto complessi per migliorare le batterie, ma questa volta abbiamo scoperto una cosa molto semplice. È una cosa molto semplice: è in ogni bottiglia di plastica e nessuno avrebbe pensato che questo avesse un impatto così enorme sul modo in cui le celle agli ioni di litio si degradano”, ha affermato il dott. Metzger.
Per comprendere le celle delle batterie agli ioni di litio e i loro comportamenti di autoscarica, il Dr. Metzger e il suo team hanno aperto diverse celle e le hanno esposte a varie temperature. Con loro sorpresa, il team ha scoperto che la soluzione elettrolitica nella cella era di un rosso brillante. Esplorando ulteriormente, il team ha posizionato celle con una soluzione elettrolitica comune in forni a quattro diverse temperature. Sono state utilizzate quattro diverse temperature del forno, comprese tra 25°C e 70°C. Il campione di cellule a 25°C è rimasto limpido, mentre il campione a 55°C è diventato marrone chiaro e quello a 70°C è diventato rosso sangue. Il team ha quindi eseguito un’analisi chimica per esaminare la composizione dell’elettrolita.
Di seguito le osservazioni del team.
“È stato allora che (i ricercatori) hanno scoperto che il polietilene tereftalato, o PET, nel nastro si decompone e crea la molecola che porta all’autoscarica. La molecola è chiamata navetta redox perché può viaggiare verso il lato positivo dell’elettrodo, quindi verso il lato negativo e poi di nuovo verso il lato positivo. Quindi, fa la spola tra gli elettrodi e questo crea l’autoscarica, proprio come dovrebbe fare il litio. Il problema è che la molecola dello shuttle lo fa sempre in background, anche quando non si suppone che il litio si muova quando la batteria è semplicemente lì”.
“È qualcosa che non ci saremmo mai aspettati perché nessuno guarda questi componenti inattivi, questi nastri e pellicole di plastica nella cella della batteria, ma deve davvero essere preso in considerazione se si vogliono limitare le reazioni collaterali nella cella della batteria”, ha affermato il dott. Metzger.
Di seguito sono riportate le scoperte del Dr. Metzger e del suo team.
Buechele 2023 J. Electrochem. soc. 170 010518 di Simon Alvarez su Scribd
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I ricercatori finanziati da Tesla scoprono dettagli sorprendenti sulle scariche delle batterie agli ioni di litio
