Il litio non durerà per sempre, soprattutto in merito alla sua disponibilità sul pianeta. Per questo occorre potenziare quanto possibile la tecnologia delle batterie, e renderla più efficiente. E sembra che qualcosa sia uscito fuori, almeno nell’ambito delle batterie allo stato solido.
Di recente alcuni ricercatori hanno sviluppato una batteria che garantisce un ciclo di vita e delle prestazioni davvero notevoli rispetto alle batterie odierne.
Batteria a stato solido, la ricerca di Harvard SEAS
La ricerca, pubblicata su Nature Materials, non solo presenta un nuovo approccio alla realizzazione di batterie allo stato solido, ma fornisce anche una maggiore comprensione dei materiali impiegati in queste batterie.
Parliamo della ricerca condotta dalla John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences di Harvard, che ha avuto come risultato lo sviluppo una batteria al litio metallico innovativa.
Essa presenta un ciclo di vita di almeno 6.000 cicli di carica-scarica, notevolmente superiore alle prestazioni delle batterie attualmente disponibili. Inoltre la batteria, basata su un’anodo di litio metallico, offre tempi di ricarica estremamente rapidi, potendo essere ricaricata in soli 10 minuti circa.
Come riporta Eurekalert, la tecnologia è stata concessa in licenza ad Adden Energy, una società spin-off di Harvard. Il team di ricerca ha anche identificato dozzine di altri materiali che potrebbero potenzialmente offrire prestazioni simili. E così aprire nuove possibilità per la progettazione di batterie allo stato solido.
Perché un traguardo così notevole?
Ma perché si parla di un risultato così straordinario? Per via dei limiti propri di questa tecnologia. Uno dei principali ostacoli nelle batterie agli anodi metallici al litio è infatti la formazione di dendriti sulla superficie dell’anodo, quest’ultimi causati dal movimento degli ioni di litio durante il processo di carica. Essi possono portare a cortocircuiti o addirittura all’incendio della batteria.
Già nel 2021 Li e il suo team hanno affrontato questa problematica progettando una batteria multistrato. Ora, in questa nuova ricerca, hanno utilizzato particelle di silicio di dimensioni micron nell’anodo per prevenire la formazione di dendriti.
Così facendo, le particelle di silicio agiscono restringendo la reazione di litiazione sulla superficie, e facilitano una placcatura uniforme di uno spesso strato di litio metallico. In poche parole, questa configurazione impedisce la crescita dei dendriti e consente ricariche ultraveloci.
E il risultato è che la batteria ha dimostrato di mantenere l’80% della sua capacità dopo 6.000 cicli, superando le attuali batterie a tasca disponibili sul mercato.
Se vuoi saperne di più su questa ricerca, ti consigliamo di approfondire il paper originale pubblicato su Nature Minerals:
- Luhan Ye, Yang Lu, Yichao Wang, Jianyuan Li & Xin Li, “Fast cycling of lithium metal in solid-state batteries by constriction-susceptible anode materials“, Nature Minerals, 2024.
