Lo studio è stato pubblicato il 9 ottobre su una rivista scientifica di fama mondiale.

Il fosforo nero è un allotropo del fosforo bianco. La sua struttura stratificata unica gli conferisce una forte conducibilità ionica e un’elevata capacità di carica teorica, rendendolo un promettente materiale per elettrodi con capacità di ricarica rapida. Tuttavia, il fosforo nero tende a subire un degrado strutturale ai bordi della sua struttura a strati e le sue prestazioni misurate sono molto al di sotto delle aspettative teoriche. Recentemente, un team di ricerca ha adottato una strategia di “progettazione dell’interfaccia”, legando fosforo nero e grafite tramite legami covalenti fosforo-carbonio. Questo approccio non solo ha stabilizzato la struttura del materiale, ma ha anche migliorato la conducibilità intrinseca del composito fosforo nero-grafite per gli ioni di litio.

Tuttavia, i materiali degli elettrodi sono solitamente rivestiti con sostanze chimiche che si degradano negli elettroliti, alcune delle quali ostacolano la penetrazione degli ioni di litio, proprio come la polvere sul vetro blocca la luce. Il team di ricerca congiunto ha applicato un sottile gel polimerico per creare un rivestimento antipolvere che “bagna” la superficie del composito fosforo nero-grafite, permettendo agli ioni di litio di passare.

Le velocità di ricarica lente e l’autonomia limitata rimangono i principali vincoli nello sviluppo dei veicoli elettrici.

Se si riuscisse a produrre questo materiale in massa, si potrebbero sviluppare materiali catodici compatibili e altri componenti ausiliari. Ulteriori ottimizzazioni nella struttura delle batterie al litio, nella gestione termica e nel design protettivo potrebbero consentire batterie agli ioni di litio con una densità energetica di 350 wattora per chilogrammo e capacità di ricarica rapida.

Batterie agli ioni di litio con una densità energetica di 350 wattora per chilogrammo potrebbero fornire ai veicoli elettrici un’autonomia di quasi 1.000 chilometri. In combinazione con la tecnologia di ricarica rapida, l’esperienza utente dei veicoli elettrici sarebbe significativamente migliorata.