Nuovi progressi per le batterie al litio-NMC
(Rinnovabili.it) – “I materiali catodici rappresentano un collo di bottiglia importante per quanto riguarda le batterie dei veicoli elettrici”. A spiegarlo è il professor Artem Abakumov della Skoltech, un istituto di ricerca privato con sede a Mosca. Abakumov assieme al suo team ha creato e brevettato un nuovo materiale microstrutturato in grado di aumentare la capacità di accumulo delle batterie al litio. Il come è spiegato in un articolo su Energy Advances (testo in inglese).
Il lavoro è partito dai componenti attuali dell’elettrodo. Come spiega lo scienziato, i catodi nelle batterie che alimentano le auto elettriche tendono a utilizzare ossidi di metalli di transizione stratificati noti come NMC. Questi composti sono identificati da alcuni numeri che riflettono il rapporto tra i tre elementi presenti nella formula chimica; ad esempio nell’NMC811 vi sono otto atomi di nichel per un atomo di manganese e un di cobalto. Si tratta di materiali policristallini in polvere, dove ogni particella ha una forma ottaedrica ed è orientata in modo casuale. La struttura cristallina è quasi perfetta, ma poiché non esistono due particelle che combaciano perfettamente, inevitabilmente si creano degli spazi vuoti tra le unità.
Senza modificare la composizione del materiale, i ricercatori Skoltech hanno migliorato l’NMC intervenendo sull’organizzazione microstrutturale e creando un cristallo singolo con particelle sferiche. Il lavoro degli scienziati si è focalizzato sull’NMC811 e su suo cugino l’NMC622. “Abbiamo migliorato due materiali di questo tipo impiegati comunemente, ottenendo un aumento del 10%-25% della densità di energia”, ha dichiarato Abakumov. “Ciò si traduce in catodi più piccoli, batterie più compatte e quindi una maggiore capacità di accumulo di energia a parità di volume. Come bonus aggiuntivo, il materiale si deteriora più lentamente”. Oltre a un impacchettamento più denso, la forma sferica dei cristalli riduce l’area di contatto con l’elettrolita, diminuendo le interazioni indesiderate che nel tempo causano la degradazione del catodo. E quindi prolungando la vita operativa dell’elettrodo e delle batterie al litio.