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Batterie sostenibili: un nuovo conduttore di ioni di litio
Una delle grandi sfide della scienza è la progettazione e la scoperta di nuovi materiali che rispondano a priorità globali come il Net Zero.
In un articolo pubblicato sulla rivista Science, i ricercatori dell’Università di Liverpool hanno scoperto un materiale solido che è in grado di trasportare rapidamente gli ioni di litio. Tali elettroliti di litio sono componenti essenziali delle batterie ricaricabili che alimentano i veicoli elettrici e molti dispositivi elettronici.
Superionic lithium transport via multiple coordination environments defined by two-anion packing | Science
Composto da elementi terrestri non tossici, il nuovo materiale ha una conduttività di ioni di litio sufficientemente elevata da poter sostituire gli elettroliti liquidi dell’attuale tecnologia delle batterie agli ioni di litio. Si migliora così la sicurezza e la capacità energetica.
Utilizzando un approccio scientifico innovativo per progettare il materiale, il team di ricerca interdisciplinare dell’Università ha sintetizzato il materiale in laboratorio, ne ha determinato la struttura (la disposizione degli atomi nello spazio) e lo ha testato in una cella a batteria.
Il nuovo materiale è uno dei pochissimi materiali solidi che raggiungono una conduttività degli ioni Li sufficientemente elevata da sostituire gli elettroliti liquidi e funziona in modo inedito grazie alla sua struttura.
La scoperta è avvenuta grazie a un workflow computazionale e sperimentale collaborativo. Ha utilizzato l’intelligenza artificiale e calcoli basati sulla fisica per supportare le decisioni prese dagli esperti di chimica dell’Università.
Il nuovo materiale fornisce una piattaforma per l’ottimizzazione della chimica per migliorare ulteriormente le proprietà del materiale stesso. E per identificare altri materiali basati sulle nuove conoscenze fornite dallo studio.
Prof. Matt Rosseinsky, del Dipartimento di Chimica dell’Università di Liverpool
“Questa ricerca rivela la progettazione e la scoperta di un materiale che è allo stesso tempo nuovo e funzionale. La struttura di questo materiale cambia la precedente concezione di un elettrolita allo stato solido ad alte prestazioni”.
“Rapporti e notizie recenti sui media annunciano l’uso di strumenti di intelligenza artificiale per trovare materiali potenzialmente nuovi. In questi casi, gli strumenti di IA lavorano in modo indipendente. E’ quindi probabile che ricreino ciò su cui sono stati addestrati in vari modi, generando materiali che possono essere molto simili a quelli conosciuti”.
“Al contrario, questo lavoro di studio sulle tecnologie innovative dimostra che l’IA e i computer, coadiuvati da esperti, possono affrontare il complesso problema della scoperta dei materiali nel mondo reale, dove cerchiamo differenze significative nella composizione e nella struttura, il cui impatto sulle proprietà viene valutato in base alla comprensione.”
“Il nostro approccio progettuale rivoluzionario offre una nuova strada per la scoperta di questi e altri materiali ad alte prestazioni che si basano sul movimento veloce degli ioni nei solidi”.
Fonte articolo: Li ion conductor discovery unlocks new direction for sustainable batteries – News – University of Liverpool
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