La sicurezza rappresenta da sempre una sfida per le batterie al litio, celle energetiche che, in alcuni casi, possono causare incendi difficili poi da gestire. I ricercatori del DGIST (Istituto di Scienza e Tecnologia di Daegu Gyeongbuk, Corea del Sud) sono ben consapevoli di questo rischio, e lo hanno voluto affrontare sviluppando una batteria al litio innovativa che grazie all’impiego di un elettrolita a triplo strato risultano più sicure e durevoli.
Il problema dei dendriti delle batterie al litio
Come racconta il sito specialistico Techxplore, le batterie al litio tradizionali soffrono di limitazioni strutturali che ne compromettono la sicurezza e l’efficienza. Uno dei problemi più critici è la formazione di dendriti, che si sviluppano durante i cicli di carica e scarica. Questi dendriti possono interrompere le connessioni interne della batteria, aumentando così il rischio di incendi ed esplosioni. Nonostante le batterie elettriche prendano fuoco meno frequentemente rispetto ai veicoli a combustibili fossili, un incendio causato da una batteria rimane comunque estremamente difficile da gestire.
Per risolvere questa criticità, gli scienziati del DGIST hanno lavorato su una nuova configurazione dell’elettrolita, il componente responsabile del trasporto degli ioni di litio all’interno della batteria, sviluppandone alla fine uno a triplo strato, in cui ogni componente ha una funzione specifica per garantire maggiore sicurezza e prestazioni ottimizzate.
Una soluzione innovativa per le batterie al litio: l’elettrolita a triplo strato
Nel loro studio pubblicato sulla rivista scientifica Small, i ricercatori hanno spiegato che questo elettrolita incorpora tre componenti chiave: il decabromodifeniletano (DBDPE) per prevenire gli incendi, la zeolite per aumentare la resistenza dell’elettrolita e un’alta concentrazione di sale di litio LiTFSI per facilitare il rapido movimento degli ioni.
Questa struttura consente di prevenire efficacemente la formazione dei dendriti, grazie a uno strato intermedio robusto e a una superficie esterna morbida che ottimizza il contatto con gli elettrodi. Il risultato è un trasferimento energetico più rapido e una batteria più stabile nel tempo. Inoltre, grazie alla sua capacità di autoestinguersi in caso di incendio, i rischi per la sicurezza sono notevolmente ridotti.
Prestazioni e applicazioni future
I test condotti sul prototipo da loro prodotto hanno mostrato risultati promettenti. Sempre Techxplore riferisce che la batteria sviluppata ha mantenuto circa l’87,9% delle sue prestazioni iniziali dopo 1.000 cicli di carica e scarica, un significativo miglioramento rispetto alle batterie tradizionali, che tipicamente conservano tra il 70% e l’80% della loro capacità.
Questa tecnologia potrebbe trovare applicazione in una vasta gamma di settori: dai dispositivi elettronici di consumo come smartphone e wearable, fino ai veicoli elettrici e ai sistemi di accumulo energetico su scala industriale.
Addirittura, stando al dottor Kim, uno dei ricercatori coinvolti, “questa ricerca dovrebbe dare un contributo significativo alla commercializzazione delle batterie al litio che utilizzano elettroliti polimerici solidi, fornendo al contempo maggiore stabilità ed efficienza ai dispositivi di accumulo energetico”.
