Introduzione:
Wow, questa invenzione potrebbe ribaltare completamente le regole del gioco nel settore globale delle nuove energie! Il 12 febbraio 2025, la prestigiosa rivista internazionale Nature ha pubblicato una scoperta rivoluzionaria. Il team di Peng Huisheng e Gao Yue dell'Università di Fudan in Cina ha inventato un nuovo...tecnologia di "ringiovanimento" delle batterie al litio, rompendo i tradizionali principi di progettazione delle batterie al litio da oltre 30 anni, e prolungandone la durata di oltre 10 volte! Una normale batteria al litio ferro fosfato mantiene ancora il 96% della sua capacità dopo 11.818 cicli di carica e scarica! Sapete, le batterie al litio attualmente in commercio vengono utilizzate per 1000-2000 volte.
Cosa significa? Una Tesla prima doveva sostituire la batteria ogni 6-8 anni, ma ora può essere guidata per 60 anni senza doverla sostituire! Il tuo iPhone può essere caricato e scaricato 10.000 volte senza perdere energia!
L'ispirazione per la tecnologia di riparazione delle batterie deriva dalla terapia umana
Come è nata questa scoperta miracolosa?
"Proprio come curiamo le malattie umane, ci concentriamo sulla riparazione dei problemi principali delle batterie, proteggendo al contempo le loro parti sane", ha spiegato Gao Yue, ricercatore presso l'Università di Fudan.
In origine, la causa principale dell'invecchiamento delle batterie al litio era la perdita di ioni di litio. Proprio come la mancanza di un determinato nutriente nel corpo umano può portare a malattie, anche le batterie possono subire un calo delle prestazioni a causa della malnutrizione. L'idea rivoluzionaria del team è: possiamo reintegrare gli ioni di litio persi nella batteria come se stessimo facendo un'iniezione a un paziente?
L'intelligenza artificiale aiuta a rivoluzionare le tecnologie chiave per il bilanciamento delle batterie
Tuttavia, trovare l'"iniezione" appropriata non è un compito facile. Questa molecola vettore deve soddisfare contemporaneamente requisiti di proprietà fisiche e chimiche pressoché rigorosi:
- Dotato di adeguata attività elettrochimica e intervallo di tensione di decomposizione.
- Solubilità adeguata nell'elettrolita.
- Presenta un'eccellente stabilità all'aria e chimica.
- Acidità, alcalinità e cinetica di reazione appropriate.
- I prodotti della decomposizione devono essere sicuri e innocui.
- La cosa più importante è che la produzione su larga scala sia semplice ed economica.
L'intelligenza artificiale scopre materiali chiave
Senza precedenti da seguire, il team di ricerca si è rivolto all'intelligenza artificiale. Ha digitalizzato le proprietà molecolari e ha utilizzato l'apprendimento automatico per trovare risposte a partire da un'enorme quantità di dati di chimica organica, elettrochimica e ingegneria dei materiali.
Il duro lavoro ha dato i suoi frutti! Dopo 4 anni di duro lavoro, hanno finalmente trovato la soluzione ideale: CF3SO2Li (trifluorometansolfonato di litio). Questa molecola è come un trasportatore in miniatura, che trasporta elettroni di litio a un'estremità e li scarica in sicurezza sotto forma di gas all'altra estremità una volta completato il trasporto.
I risultati sperimentali sono scioccanti!
Nell'esperimento, la batteria sottoposta a questo "trattamento di precisione" ha mantenuto prestazioni prossime ai livelli di fabbrica anche dopo 12.000-60.000 cicli di carica e scarica. Questo non solo prolunga la durata della batteria, ma fornisce anche una soluzione tecnica fattibile per risolvere il problema dell'inquinamento su larga scala causato dalle batterie esauste.
Ancora più entusiasmante è che questa tecnologia ha aperto possibilità completamente nuove:
È stato implementato un sistema di batterie a catodo privo di litio con una tensione di 3,0 V e una densità energetica fino a 1192 Wh/kg.
Sviluppata una batteria a sacchetto con catodo in poliacrilonitrile solforato organico con una densità energetica di 388 Wh/kg.
Impatto rivoluzionario
Questa svolta cambierà completamente le regole del gioco nel nuovo settore energetico:
Ciò ridurrà significativamente i costi di utilizzo dei veicoli elettrici, ridurrà significativamente l'inquinamento ambientale causato dalla rottamazione delle batterie e aprirà nuove idee per la progettazione di nuove batterie; la cosa più entusiasmante è che il costo di questa tecnologia è davvero considerevole: si prevede che rappresenterà meno del 10% del costo totale delle batterie, il che significa che ha il potenziale per un utilizzo commerciale su larga scala!
Come ha affermato il ricercatore Gao Yue: "Che si tratti di prolungare la durata delle batterie o di prevenirne l'abbandono su larga scala e l'inquinamento ambientale, questo "trattamento di precisione" offre una soluzione tecnica fattibile. Questa ricerca non solo dimostra la forza innovativa della Cina nel campo delle nuove energie, ma annuncia anche l'arrivo di una nuova era. Nel prossimo futuro, l'"ansia da batteria" potrebbe diventare storia passata. Attendiamo con ansia la commercializzazione di questa tecnologia rivoluzionaria il prima possibile!"
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Data di pubblicazione: 28 febbraio 2025