Ionica dello stato solido

La ionica dello stato solido è la branca dell'elettrochimica che si concentra sullo studio e l'impiego degli elettroliti solidi (tra cui solidi inorganici cristallini e policristallini, materiali ceramici, vetri, materiali polimerici e materiali compositi).

Nei materiali solidi si hanno in genere due meccanismi di trasporto di carica elettrica: il trasporto di elettroni (e lacune elettroniche) e il trasporto di ioni; a differenza dell'"elettronica", che pone l'attenzione sul trasporto degli elettroni, la "ionica" si sofferma sullo studio del trasporto degli ioni. I solidi comunque presentano in genere un'elevata resistività elettrica, obiettivo della ricerca della ionica dello stato solido è ottenere dei materiali solidi aventi un'elevata conducibilità elettrica.

Storia

Nel 1960 B. Reuter e K. Hardel indagarono le proprietà di Ag₃SI e Ag₃SBr, rilevando per tali materiali una conduttività a temperatura ambiente pari a 0,01 S/cm, parecchio maggiore alla conduttività dell'AgI (pari a 10^-6 S/cm a 25 °C), che prima di allora era l'elettrolita solido più conduttivo che si conoscesse.

Nello stesso anno Takehiko Takahashi e Osamu Yamamoto adottarono per la prima volta il termine "ionica dello stato solido" e nel 1964 misero a punto una batteria a stato solido contenente Ag₃SI come elettrolita e elettrodi in argento e iodio.

Nel 1965 Owens e Argue misero a punto (in maniera indipendente) batterie allo stato solido contenenti l'elettrolita RbAg₄I₅, che presenta una conduttività pari a 0,1 S/cm; tale valore è ancora maggiore nel caso in cui il materiale si presenti sotto forma policristallina (0,26 S/cm).

Al 1972 risale la prima batteria allo ioduro di litio (LiI), utilizzata nei pacemaker.

Applicazioni

Rispetto ai dispositivi a elettrolita fluido, i dispositivi a elettrolita solido hanno una vita utile maggiore.

Esempi di applicazione della ionica dello stato solido sono le pile a stato solido, le pile a combustibile ad ossido solido (SOFC) e le pile a film sottile.

Note

↑ Minami, p. 1.
1 2 3 4 5 6 (EN) Boone B. Owens, Solid state electrolytes: overview of materials and applications during the last third of the Twentieth Century^{[collegamento interrotto]}
↑ Solid State Ionics: The Science and Technology of Ions in Motion, su ebooks.worldscinet.com. URL consultato il 15 gennaio 2012 (archiviato dall'url originale il 4 ottobre 2011).

Bibliografia

(EN) Tsutomu Minami, Masahiro Tatsumisago, Solid state ionics for batteries, Springer, 2005, ISBN 4-431-24974-5.

Voci correlate

Collegamenti esterni

(EN) Joachim Maier, Fundamentals, Applications, and Perspectives of Solid-State Electrochemistry: A Synopsis

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[1] Minami, p. 1.

[Owens-2] 1 2 3 4 5 6 (EN) Boone B. Owens, Solid state electrolytes: overview of materials and applications during the last third of the Twentieth Century^{[collegamento interrotto]}

[3] Solid State Ionics: The Science and Technology of Ions in Motion, su ebooks.worldscinet.com. URL consultato il 15 gennaio 2012 (archiviato dall'url originale il 4 ottobre 2011).