Un team di ricerca coreano composto ricercatori dell’Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) e dell’Istituto coreano di Scienza e Tecnologia (KIST) ha sviluppato un materiale catodico ad alta capacità per le batterie agli ioni di litio, stabilizzando la superficie degli ossidi a strati sovra-litiati con una soluzione fuori dagli schemi: utilizzando il DNA del salmone. La pubblicazione è apparsa sulla rivista Advanced Energy Materials.
Una capacità di 250 mAh/g
Gli ossidi a strati sovra-litiati (o OLO) contengono, nomen omen, una grande quantità di litio dovuto alla sostituzione di elementi metallici di transizione in elementi di litio nella struttura a strati del materiale. Gli OLO hanno una capacità reversibile di 250 mAh/g e, tanto per fare un paragone, gli attuali materiali esistenti in commercio arrivano a 160 mAh/g.
Tuttavia, hanno dei problemi di collasso superficiale dopo ripetuti cicli di carica-scarica, che secondo i ricercatori coreani possono essere però scongiurati impiegando proprio il DNA del salmone, in grado di controllare la struttura superficiale, prima indiziata per la degradazione. La scoperta, quindi, potrebbe rendere percorribile una strada, quella degli strati sovra-litiati, potenzialmente in grado di migliorare la capacità di accumulo delle batterie di oltre il 50%.
Si legge nella ricerca:
Nonostante la loro capacità eccezionalmente elevata, gli ossidi a strati sovra-litiati (OLO) non sono ancora stati praticamente utilizzati nei catodi a batteria agli ioni di litio a causa dei necessari processi di attivazione chimica e dell'affidabilità elettrochimica insoddisfacente.
Qui, viene dimostrata una nuova strategia di attivazione chimica basata su nanotubi di carbonio multistrato avvolti dall'acido nucleico anossifilico desossiribosio (DNA).
Miscela DNA/CNT
La ricerca è giunta a compimento utilizzando una spia a trasmissione per analizzare i cambiamenti nella struttura cristallografica. L'unica problematica riscontrata - considerando la forte affinità del DNA del salmone con gli ioni di litio - riguarda la tendenza ad aggregarsi in soluzioni acquose. Per ottemperare a tale problema il team di ricerca ha sintetizzato un materiale di rivestimento composito che combina nanotubi in carbonio appunto con il DNA del salmone.
Questa "miscela" è stata in seguito fissata sulla superficie degli ossidi, determinando dunque lo sviluppo del materiale catodico. L'analisi ha quindi concluso che in questo modo le caratteristiche elettrochimiche dell'OLO e la sua stabilità strutturale sono migliori, così come la stabilità termica.
La ricerca ha visto tra gli altri il supporto anche del US Army Research Office, di LG Chem e del governo coreano.
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