Diverse case automobilistiche si stanno preparando a passare dalla combustione interna (IC) da veicoli a motore a veicoli elettrici (EV). Tuttavia, a causa dei costi più elevati, i veicoli elettrici non sono facilmente accessibili ai consumatori; quindi, diversi governi stanno sovvenzionando i veicoli elettrici per promuovere le vendite. Affinché i costi dei veicoli elettrici possano competere con quelli dei veicoli con motore IC, le loro batterie, che rappresentano circa il 30% del loro costo, devono essere più economiche dei veicoli basati su IC.
Il Korea Institute of Science e Tecnologia (KIST) ha annunciato presso il Center for Energy Storage Research di aver sviluppato un nuovo materiale anodico economico e ad alte prestazioni da utilizzare nelle batterie secondarie agli ioni di sodio, che sono più convenienti rispetto alle batterie agli ioni di litio. Questo nuovo materiale può immagazzinare 1.5 volte più elettricità rispetto all’anodo di grafite utilizzato nelle batterie commerciali agli ioni di litio e le sue prestazioni non si riducono nemmeno dopo 200 cicli a velocità di carica/scarica molto elevate di 10 A/g.
Il sodio è oltre 500 volte più abbondante nella crosta terrestre del litio; quindi, le batterie agli ioni di sodio hanno attirato una notevole attenzione come batteria secondaria di prossima generazione perché sono il 40% più economiche delle batterie agli ioni di litio. Tuttavia, rispetto agli ioni di litio, gli ioni di sodio sono più grandi e, quindi, non possono essere immagazzinati in modo stabile nella grafite e nel silicio, che sono ampiamente usati come anodi in tali batterie. Pertanto, è necessario lo sviluppo di un nuovo materiale anodico ad alta capacità.
Il team di ricerca KIST ha utilizzato il bisolfuro di molibdeno (MoS2), un solfuro di metallo che ha suscitato interesse come candidato per materiali anodici di grande capacità. MoS2 può immagazzinare una grande quantità di elettricità, ma non può essere utilizzata a causa della sua elevata resistenza elettrica e instabilità strutturale che si verificano durante il funzionamento a batteria. Tuttavia, il team ha superato questo problema creando uno strato di nanorivestimento ceramico utilizzando olio di silicone, che è un materiale a basso costo ed ecologico. Attraverso il semplice processo di miscelazione del MoS2 precursore con olio di silicone e trattando termicamente la miscela, potrebbero produrre un'eterostruttura stabile con bassa resistenza e stabilità migliorata.
Inoltre, la valutazione delle proprietà elettrochimiche ha indicato che questo materiale potrebbe immagazzinare stabilmente almeno il doppio di elettricità (~600 mAh/g) rispetto al MoS2 materiale senza rivestimento e potrebbe mantenere questa capacità anche dopo 200 cicli rapidi di carica/scarica. Questa eccellente prestazione è stata ottenuta grazie alla formazione dello strato di nanorivestimento ceramico con elevata capacità di accumulo elettrico, che conferisce elevata conducibilità e rigidità al MoS2 superficie, con conseguente bassa resistenza elettrica del materiale ed elevata stabilità strutturale.
Il team di ricercatori ha affermato che "potrebbero risolvere con successo i problemi di elevata resistenza e instabilità strutturale del MoS2 attraverso la tecnologia di stabilizzazione superficiale del nano-rivestimento. Di conseguenza, potremmo sviluppare una batteria agli ioni di sodio in grado di immagazzinare stabilmente una grande quantità di elettricità. Il nostro metodo utilizza materiali economici ed ecologici e, se adattato per la produzione su larga scala di materiali anodici, può ridurre i costi di produzione e, quindi, aumentare la commercializzazione di batterie agli ioni di sodio per dispositivi di accumulo di energia di grande capacità.