Un'innovazione nei materiali delle batterie a base di carbonio migliora sicurezza, durata e potenza
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Questa ricerca dimostra un nuovo modo per rendere i materiali delle batterie a base di carbonio molto più sicuri, duraturi e potenti, ridisegnando fondamentalmente il modo in cui le molecole di fullerene sono collegate. Le attuali batterie agli ioni di litio si basano principalmente sulla grafite, che limita la velocità di ricarica e presenta rischi per la sicurezza a causa della placcatura del litio. Questi risultati della ricerca significano progressi verso veicoli elettrici più sicuri, elettronica di consumo più duratura e stoccaggio di energia rinnovabile più affidabile. I risultati sono stati pubblicati sul Journal of the American Chemical Society l'11 dicembre 2025.
Struttura dell'Mg4C60 stratificato. a Schemi XRD di polveri di C60 e Mg4C60 incolte con un risultato simulato per l'Mg4C60. b Immagine SEM di polvere di Mg4C60 con una scalebar di 5 µm. c Immagine TEM iFFT (scalebar di 1 nm) di Mg4C60 con illustrazione strutturale in marrone. d Spettri XAS del bordo C K di C60 e Mg4C60 incolti. Illustrazione della struttura di Mg4C60 a strati osservata dall'asse e b e dall'asse f a.
© Shijian Wang et al.
Il fullerene è una molecola unica che si presta a molte applicazioni potenziali. Tuttavia, la scarsa stabilità è stata un problema che ne ha ostacolato l'uso nelle batterie. Un team di ricercatori dell'Università di Tohoku ha creato una struttura di fullerene a ponte covalente (Mg4C60), che dimostra che il carbonio può immagazzinare il litio in un modo completamente diverso e molto più stabile, evitando il collasso strutturale e la perdita di materiale attivo che da tempo ostacola gli anodi di fullerene. Questa scoperta fornisce uno schema per la progettazione di materiali per batterie di nuova generazione che supportino una ricarica rapida più sicura, una maggiore densità di energia e una durata di vita più lunga.
"I nostri prossimi passi saranno quelli di espandere questa strategia di legame covalente a una gamma più ampia di strutture di fullerene e carbonio, con l'obiettivo di creare una famiglia di materiali anodici stabili e ad alta capacità, adatti alle batterie a ricarica rapida", spiega il Professore Hao Li (Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR)).
Le prossime tappe prevedono la collaborazione con partner industriali per valutare la scalabilità di questi materiali e integrarli in formati pratici di celle. Capire come raggiungere la praticità nel mondo reale è un passo cruciale, che si spera possa portare a un futuro di tecnologie efficienti e a energia pulita".
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Pubblicazione originale
Shijian Wang, Heng Liu, Yaojie Lei, Dongfang Li, Yameng Fan, Liang Hong, Xin Guo, Meng Wang, Zefu Huang, Yong Chen, Xu Yang, Jinqiang Zhang, Hao Li, Guoxiu Wang; Covalent Bridges Enabling Layered C60 as an Exceptionally Stable Anode in Lithium-Ion Batteries"; Journal of the American Chemical Society, Volume 147, 2025-12-11
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