I primi risultati del progetto europeo di ricerca SOLiDIFY
Arriva dal Belgio e più precisamente da un laboratorio all’avanguardia ad EnergyVille la batteria al litio metallico ricaricabile da 1070 Wh/L, facile ed economica da produrre. Il prototipo è frutto di SOLiDIFY, progetto di ricerca europeo co-finanziato attraverso il programma Horizon 2020. Lanciata il primo gennaio 2020, l’iniziativa aveva come obiettivo quello di mettere a punto un nuovo processo di produzione e un materiale elettrolitico ad hoc con cui realizzare la nuova generazione di batterie al litio metallico allo stato solido.
Target centrato in pieno stando ai risultati pubblicati da imec e gli altri 13 partner europei del consorzio. Ma per comprendere a pieno la portata dell’innovazione è bene fare qualche passo indietro.
Batterie al litio metallico ricaricabili: cosa sono e come funzionano?
Si tratta di batterie secondarie che impiegano litio metallico come elettrodo negativo. Sono entrate a far parte delle nuove ricerche sull’accumulo elettrochimico proprio grazie alle alte prestazioni teoriche di questo materiale. Il litio metallico vanta infatti un’elevata capacità specifica (3.860 mAh/g) e un potenziale redox molto basso.
Ma trasformarle queste batterie in prodotto commerciale su larga scala è ancora una sfida. L’approccio classico, che vede l’utilizzo di elettroliti organici, va incontro ad una serie di problemi di stabilità della batteria. Ecco perché negli ultimi anni si è tentato di sostituirli con elettroliti solidi. È esattamente a questo livello che si inserisce il progetto SOLiDIFY.
Una batteria al litio metallico ricaricabile da 1070 Wh/L
I ricercatori hanno messo a punto un innovativo un elettrolita nanocomposito solido a base di liquido ionico polimerizzato. Per ottenerlo si sono affidati ad un processo di solidificazione “da liquido a solido” per il quale l’Empa – partner dell’iniziativa – ha presentato una domanda di brevetto.
Quindi hanno costruito la cella prototipo combinando un catodo spesso 100 μm e ad alta densità energetica, contenente nichel, manganese e cobalto (NMC) con un anodo in litio metallico. Uno strato di elettrolita nanocomposito spesso solo 50 μm è stato inserito in mezzo come separatore.
Il risultato? Una batteria al litio metallico con una densità energetica di 1070 Wh/L anche se gli scienziati sperano di raggiungere un valore di 1200 Wh/L (400 Wh/kg).
Il consorzio ha superato i problemi di resistenza meccanica e di impregnazione del catodo per aumentare la velocità di carica della cella a 3 ore e la durata a 100 cicli. Ma uno degli aspetti clou della ricerca è aver impiegato un processo di produzione gestibile a temperatura ambiente, adattabile alle attuali linee di produzione di batterie agli ioni di litio e con un costo previsto inferiore a 150 euro per kWh, questo processo promette di essere trasferito a livello industriale a prezzi accessibili.
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