Accumulo di energia: il futuro reso possibile dai nanomateriali

Fonte: Science

Il successo dei nanomateriali nelle applicazioni di accumulo di energia ha molteplici aspetti.

Lo sviluppo di nuovi materiali ad alte prestazioni, come i carburi di metalli di transizione redox-attivi (MXenes) con conducibilità superiore a quella dei carboni e di altri materiali per elettrodi convenzionali di almeno un ordine di grandezza, aprono le porte a dispositivi di accumulo di energia di prossima generazione gratuiti e ad alta potenza.

La combinazione di nanomateriali in architetture ibride, come il carbonio-silicio e il carbonio-zolfo, insieme allo sviluppo di metodi versatili di nano-strutturazione, supera le sfide legate alle grandi variazioni di volume tipiche dei materiali di lega e conversione. Questi esempi indicano che materiali nano-strutturati ed elettrodi nano-architetturati possono fornire soluzioni per la progettazione e la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia ad alta energia, alta potenza e lunga durata.

PROSPETTIVE
Le limitazioni dei nanomateriali nei dispositivi di accumulo di energia sono legate alla loro elevata superficie – che provoca reazioni parassitarie con l’elettrolita, specialmente durante il primo ciclo, noto come irreversibilità del primo ciclo – nonché il loro agglomerato.

Pertanto, le strategie future mirano a sviluppare l’assemblaggio intelligente di nanomateriali in architetture con geometria controllata. Inoltre, è necessario combinare nanomateriali con funzionalità complementari, come l’elevata conduttività elettronica di grafene o MXene con alta tensione operativa e alta attività redox degli ossidi. La realizzazione di architetture di elettrodi sofisticate richiede approcci produttivi innovativi, quali stampa, lavorazione a maglia, deposito a spruzzo e così via.

Tali approcci manifatturieri possono anche consentire soluzioni di raccolta e raccolta di energia flessibili, estensibili, indossabili e strutturali a lungo ricercate per l’Internet of Things e altre tecnologie innovative.

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