Batterie litio metallico, la strada “morbida” verso la super ricarica

Aerei elettrici e auto con la spina dall’eccezionale autonomia: questi gli obiettivi resi più vicini da nuova ricerca sulle batterie ricaricabili

Batterie litio metallico
Credit: Jinsoo Kim/ Berkeley Lab

Creato un elettrolita che impedisce la formazioni di dendriti nelle batterie litio metallico

(Rinnovabili.it) – Elettroliti morbidi, realizzati con mix di polimeri e ceramiche, e in grado di portare l’accumulo elettrochimico di auto e aerei su un nuovo livello. È l’invenzione di un gruppo del Lawrence Berkeley National Laboratory, istituto del Dipartimento statunitense dell’Energia. In collaborazione con i colleghi del Carnegie Mellon University, gli scienziati sono riusciti a migliorare le prestazioni delle batterie ricaricabili al litio, realizzando un’importante sostituzione nell’architettura del dispositivo. Nel dettaglio, il team ha rimpiazzato i tradizionali anodi in grafite con elettrodi in litio metallico.

Non si tratta di una vera e propria novità, perlomeno non nei termini della sostituzione. La ricerca di settore sta tentando da tempo di portare fuori del laboratorio questa tecnologia. Il litio metallico offre infatti una densità di carica più elevata degli ioni di litio, fattore che permetterebbe di ampliare l’autonomia dei dispositivi. Ad esempio, se utilizzate su un’auto elettrica, le batterie litio metallico potrebbero allungare il chilometraggio raggiunto con una ricarica del 30-50 per cento.

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Il grande problema delle batterie litio metallico è, invece, la durata di vita. Durante i cicli di carica e scarica, il materiale tende a produrre minuscole strutture dendritiche sullo strato superficiale dell’anodo che, crescendo, perforano il separatore dell’unità rischiando di provocare cortocircuiti.

Per decenni, i ricercatori hanno ipotizzato che impiegando elettroliti duri e solidi, come quelli fatti in ceramica, avrebbero rallentato l’espansione dei dendriti all’interno della cella. Il problema con questo approccio è che non impedisce alla strutture aghiformi di formarsi e creare nuclei stabili (nucleazione) da cui ramificarsi.

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La soluzione arriva oggi dalla ricerca statunitense che ha testato una nuova classe di elettroliti soldi ma morbidi per le batterie litio metallico. La chiave per ottenere un simile risultato è stata l’uso di polimeri dotati di microporosità intrinseca, i cui pori sono stati riempiti con particelle di ceramica. Questi elementi sopprimono i dendriti nella fase iniziale di nucleazione, prima che possano propagarsi e causare eventuali danni e guasti. “La nostra tecnologia di soppressione dei dendriti ha implicazioni entusiasmanti per l’industria delle batterie”, ha affermato il co-autore Brett Helms. “Con essa, l’industria dello storage può produrre batterie litio metallico più sicure, con elevata densità energetica e lunga durata”.

La ricerca è stata pubblicata su Nature Materials (testo in inglese).

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