CA2DM@NUS e CBMM sviluppano niobio avanzato

Il Centro per i materiali 2D avanzati (CA2DM) presso l'Università Nazionale di Singapore (NUS), focalizzato sulla ricerca sul grafene e altri materiali bidimensionali (2D), e CBMM, leader nei prodotti e nella tecnologia del niobio, hanno sviluppato un nuovo niobio -batterie al grafene.

Le batterie sono attualmente in fase di test presso il nuovo CBMM-CA2DM Advanced Battery Laboratory, recentemente lanciato da NUS e CBMM (istituito con un investimento congiunto di 3,8 milioni di dollari) in tre anni, con il supporto della National Research Foundation di Singapore.

"Il CBMM-CA2DM Advanced Battery Laboratory è la struttura più tecnologica e ben attrezzata di Singapore per esplorare nuove frontiere nella tecnologia delle batterie. Il laboratorio fornisce ai ricercatori attrezzature avanzate per creare nuovi elettroliti solidi, fabbricare varie forme cellulari ed eventualmente mettere mettere alla prova le loro innovazioni. Abbiamo compiuto progressi significativi nello sviluppo di batterie al niobio-grafene che si stanno rivelando un punto di svolta in termini di sicurezza, efficienza e sostenibilità", ha affermato il professor Antonio H. Castro Neto, direttore di CA2DM.

Secondo quanto riferito, le batterie pioniere al niobio-grafene hanno dimostrato di avere prestazioni e sicurezza maggiori rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio. Inoltre, gli elettroliti liquidi volatili e infiammabili nelle batterie agli ioni di litio saranno sostituiti da elettroliti solidi contenenti niobio, migliorando ulteriormente la sicurezza e la densità energetica delle nuove batterie.

Il niobio funge da materiale attivo primario nell'elettrodo negativo delle batterie e viene utilizzato anche come additivo nell'elettrodo positivo. Il grafene, d'altra parte, viene utilizzato sia negli elettrodi negativi che in quelli positivi per aumentare la conduttività elettronica e la stabilità strutturale. Nell'elettrodo negativo, la struttura cristallina unica dei materiali di niobio facilita la ricarica rapida senza danneggiare la struttura. Nell'elettrodo positivo, i materiali di niobio possono aumentare la conduttività ionica e salvaguardare il materiale attivo dalla degradazione. Inoltre, la natura a bassa densità del grafene migliora significativamente la conduttività elettronica di entrambi gli elettrodi senza compromettere la densità energetica complessiva della batteria.

Il prototipo finale della batteria al niobio-grafene dovrebbe essere completato nel primo trimestre del 2024.

"Poiché hanno una durata di vita più lunga, le nuove batterie al grafene-niobio riducono significativamente il costo totale di proprietà rispetto alle batterie agli ioni di litio esistenti e hanno capacità di ricarica ultraveloce. Inoltre, offrono una maggiore sicurezza poiché non rischiano di esplodere anche a temperature elevate ", ha affermato Rogerio Ribas, responsabile globale delle batterie di CBMM. "Le prime batterie a combinare applicazioni al niobio sia sul catodo che sull'anodo, presentano anche vantaggi come una maggiore potenza in ingresso e in uscita, un intervallo di temperatura operativa più ampio e uno stato di carica più elevato, quindi possono essere sviluppate per mercati specifici come applicazioni commerciali e industriali, comprese le batterie rigenerative sistemi frenanti per veicoli ibridi (rotaie, camion e autovetture), applicazioni pesanti, intralogistica, utensili elettrici a batteria, tra gli altri", aggiunge Ribas.

Il nuovo laboratorio è dotato di strutture all’avanguardia sia per la ricerca che per la produzione di batterie avanzate a base di niobio ed elettroliti solidi. Grazie alle loro capacità ad alte prestazioni, le batterie al niobio-grafene hanno un ampio spettro di potenziali applicazioni, inclusi dispositivi medici, come pacemaker e defibrillatori, e apparecchiature aerospaziali, come satelliti e veicoli spaziali, che richiedono tutti un lungo ciclo di vita e un'elevata sicurezza. standard. Altre potenziali applicazioni includono veicoli elettrici ed elettronica di consumo.

"Con la crescente necessità di soluzioni energetiche sostenibili e ad alte prestazioni, il CBMM-CA2DM Advanced Battery Laboratory segna una forte partnership tra impresa e ricerca con entusiasmanti applicazioni nel mondo reale. In NUS, cerchiamo costantemente di ampliare i confini dell'innovazione e attendiamo con impazienza i nuovi contributi del laboratorio alla scienza e alla tecnologia, nonché all'industria", ha affermato il professor Chen Tsuhan, vicepresidente della NUS (Innovazione e impresa) e presidente del consiglio di amministrazione di CA2DM.