Un team di ricerca coreano ha sviluppato una batteria al litio-metallo "anode-free" capace di toccare una densità energetica record di 1.270 Wh/L, aprendo la strada a veicoli elettrici con percorrenze quasi raddoppiate a parità di ingombro
Una batteria senza anodo potrebbe raddoppiare l’autonomia delle auto elettriche. Se le attuali batterie agli ioni di litio hanno permesso la diffusione dei primi modelli di BEV, il limite fisico della densità energetica, cioè l’autonomia, sta spingendo la ricerca internazionale verso soluzioni sempre più efficienti. Una delle più interessanti arriva dalla Corea del Sud, dove un team di scienziati ha presentato un prototipo di batteria senza anodo in grado di superare i 1.200 Wh/L, (la densità energetica volumetrica) quasi il doppio rispetto ai circa 650 Wh/L delle celle standard attuali.
Cosa significa senza anodo
In una batteria tradizionale ci sono due poli tra cui si muove l’energia: il catodo e l’anodo. L’anodo occupa spazio e aggiunge peso, ma serve solo come scaffale per ospitare gli ioni di litio. Nelle batterie senza anodo, quel contenitore di grafite viene eliminato e la batteria diventa molto più piccola e leggera a parità di energia contenuta
Addio all’anodo nelle batterie: stesso spazio più energia
Il concetto di batteria senza anodo elimina una delle componenti più ingombranti e pesanti della cella tradizionale. In un sistema convenzionale, gli ioni di litio si muovono tra il catodo e un anodo, mentre in questa configurazione di batteria senza anodo, durante la prima carica, gli ioni di litio migrano dal catodo e si depositano direttamente su un collettore di corrente in rame, formando uno strato di litio metallico.
Questa architettura permette di eliminare il materiale ospite dell’anodo, riducendo volume e peso del pacco batteria. È come se un’auto a benzina consentisse una quantità doppia di carburante, ma senza aumentare le dimensioni del carburante.
Superare lo scoglio dei dendriti: cosa sono?
Fino ad oggi, il limite principale delle batterie al litio metallico è stata la formazione dei dendriti, formazioni aghiformi di litio che crescono durante i cicli di carica/scarica, rischiando di perforare il separatore e causare cortocircuiti o incendi.
La soluzione coreana, pubblicata sulla rivista scientifica Advanced Materials, si basa su un framework polimerico reversibile arricchito con nanoparticelle d’argento. Questo supporto guida il deposito del litio in modo uniforme, impedendo la crescita disordinata dei dendriti. A completare l’innovazione è un nuovo elettrolita progettato ad hoc che crea uno strato protettivo ultra-sottile sulla superficie del litio, agendo come una sorta di “bendaggio tecnologico” che mantiene stabili le prestazioni nel tempo.
Batterie senza anodo verso l’industrializzazione
La tecnologia coreana è stata già validata su celle di tipo pouch, lo standard industriale utilizzato nei pacchi batteria delle auto elettriche. I test hanno dimostrato che la batteria può operare stabilmente anche con quantità minime di elettrolita e sotto basse pressioni meccaniche, due fattori critici per ridurre i costi di produzione e aumentare la sicurezza.
Se questa tecnologia dovesse approdare sul mercato nei prossimi anni, il panorama delle BEV cambierebbe in modo importante: ci sarebbero auto con autonomia superiore ai 1.000 km, più leggere, efficienti, grazie alla semplificazione del processo produttivo e alla riduzione dei materiali.
