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Jul 11, 2023

Nuovo ossicloruro solido

Un gruppo di ricerca dell’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) ha sviluppato un nuovo tipo di elettrolita a stato solido chiamato ossicloruro di litio e zirconio (LZCO). Questo elettrolita offre

Un gruppo di ricerca dell’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) ha sviluppato un nuovo tipo di elettrolita a stato solido chiamato ossicloruro di litio e zirconio (LZCO). Questo elettrolita offre buone prestazioni ed è conveniente, rendendolo un'opzione promettente per le batterie al litio completamente allo stato solido (ASSLB).

Le ASSLB hanno attirato l'attenzione come alternativa più sicura alle tradizionali batterie agli ioni di litio e hanno il potenziale per una maggiore densità di energia. Tuttavia, lo sviluppo di elettroliti a stato solido ad alte prestazioni per ASSLB è stato limitato dal loro costo elevato.

I ricercatori hanno affrontato questo problema sintetizzando LZCO da composti convenienti come idrossido di litio monoidrato, cloruro di litio e cloruro di zirconio. Di conseguenza, il costo di LZCO è pari a 11,60 dollari al chilogrammo, ovvero significativamente al di sotto della soglia di 50 dollari al chilogrammo per la commercializzazione. È anche molto più economico di altri elettroliti a stato solido ad alte prestazioni, che possono costare oltre 190 dollari al chilogrammo.

Nonostante il suo basso costo, LZCO offre prestazioni impressionanti. Presenta una conduttività ionica a temperatura ambiente fino a 2,42 mS cm^-1, che è uno dei più alti tra tutti i materiali elettrolitici a stato solido segnalati. Inoltre, LZCO ha un'eccellente comprimibilità, raggiungendo una densità del 94,2% sotto una pressione di 300 MPa. Questa comprimibilità supera quella degli elettroliti allo stato solido di solfuro e cloruro, che tipicamente hanno densità inferiori al 90% alla stessa pressione.

I risultati sperimentali dimostrano che LZCO ha prestazioni paragonabili agli elettroliti avanzati a stato solido con solfuri e cloruri. Se combinato con un catodo a strati ricco di nichel, un ASSLB che utilizza LZCO mostra prestazioni eccezionali, mantenendo la stabilità per oltre 2.000 cicli in condizioni di ricarica rapida di 12 minuti a temperatura ambiente.

Lo sviluppo di questo nuovo elettrolita a stato solido rappresenta un passo avanti significativo in termini di prestazioni ed efficacia in termini di costi, avvicinando la commercializzazione degli ASSLB alla realtà.

Fonte: Lv Hu et al, "Un elettrolita a stato solido ossicloruro conveniente, ionico conduttivo e comprimibile per batterie stabili a base di litio interamente a stato solido", Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-39522-1