Batteria allo stato solido, con il silicio l’accumulo moltiplica per 10

La cella, creata nei laboratori dell’Università della California di San Diego, utilizza sia un elettrolita a stato solido che un anodo interamente in silicio

batteria allo stato solido
Credits: JacobsSchoolNews / UCSD

La nuova batteria allo stato solido unisce lunga durata ad un’alta densità energetica

(Rinnovabili.it) – Creato un nuovo tipo di batteria allo stato solido che spalanca le porte delle ricaricabili al silicio. Il dispositivo arriva da un gruppo di ingegneri dell’Università della California di San Diego in collaborazione con gli esperti di LG Energy Solution. Il team voleva una batteria che vantasse sicurezza, lunga durata e un’alta densità energetica, ossia l’apparente trilemma dell’accumulo moderno.

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Come ottenere tutte queste caratteristiche in una sola unità? Rivoluzionando l’architettura della cella. Le batterie a stato solido di nuova generazione fanno affidamento sul litio metallico come anodo. Ma ciò limita i tassi di carica e richiede temperature elevate. Il lavoro del gruppo è partito invece dagli anodi in silicio, che offrono tassi di carica molto più rapidi a temperature ambiente. E nel contempo vantano una densità di energia 10 volte maggiore degli anodi di grafite (oggi impiegati nelle batterie a ioni di litio). Tuttavia il silicio non ha mai rappresentato un’opzione pratica per lo storage elettrochimico a causa delle modifiche del volume durate il cicli di carica e scarica e dalla degradazione a contatto con gli elettroliti liquidi.

La nuova batteria allo stato solido supera questi problemi.

“Come ricercatori sulle batterie, è fondamentale affrontare i problemi alla radice del sistema. Per gli anodi di silicio, sappiamo che uno dei grandi nodi è l’instabilità dell’interfaccia dell’elettrolita liquido”, ha affermato la professoressa di nanoingegneria Shirley Meng.Avevamo bisogno di un approccio completamente diverso”. Ecco perché il gruppo ha eliminato il carbonio e i leganti associati agli anodi interamente in silicio. E ha utilizzato il microsilicio, materiale meno elaborato e meno costoso del nanosilicio. Via anche l’elettrolita liquido, rimpiazzato da un elettrolita solido a base di solfuro.

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Il risultato? La nuova batteria allo stato solido mantiene l’80% della sua capacità dopo 500 cicli. “L’approccio al silicio per lo stato solido supera molte limitazioni nelle batterie convenzionali”, ha affermato Darren HS Tan, primo autore dell’articolo pubblicato su Science (testo in inglese). “Presenta opportunità entusiasmanti per soddisfare le richieste del mercato di maggiore energia volumetrica, costi ridotti e batterie più sicure, in particolare per lo stoccaggio dell’energia in rete”.

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