Un team di ricercatori ha impiegato la rotocalcografia per produrre anodi in carbonio duro per batterie agli ioni di sodio
Come rendere la produzione delle batterie ricaricabili di piccole dimensioni ancora più efficiente e sostenibile? Con la rotocalcografia. A dimostrarlo un gruppo di ricercatori e ricercatrici dell’Enea che in questi giorni hanno presentato le prime batterie al sodio stampate tramite rotocalco.
Per la precisione la tecnica è stata impiegata per realizzare gli anodi delle nuove unità agli ioni di sodio. Processo non facile ma che godeva di ottimi precedenti. L’Agenzia nazionale aveva, infatti, già dimostrato di poter usare la rotocalcografia per stampare gli elettrodi delle batterie a ioni di litio. Ottenendo componenti stabili e di elevata qualità.
Stampa rotocalco per la produzione di elettrodi
Le batterie stampate, soprattutto quelle primarie, non rappresento una novità. Oggi la tecnologia più diffusa in questo campo è la stampa serigrafica (che sfrutta la tecnologia a film sottile), ma non è la sola.
In questo segmento anche la stampa rotocalco mostra interessanti potenzialità, grazie alla sua elevata produttività (velocità fino a 600 m/minuto) e all’alta qualità di stampa (risoluzione < 2 µm). Queste qualità la rendono preziosa per realizzare gli strati funzionali, come spiega la coordinatrice dello studio Maria Montanino, ricercatrice del Laboratorio ENEA Tecnologie e dispositivi per l’accumulo elettrochimico del Dipartimento Tecnologie energetiche e fonti rinnovabili.
“Il processo è particolarmente utile per la realizzazione di strati funzionali sottili e uniformi su ampie superfici”, sottolinea Montanino. E permette anche di studiare “nuovi materiali, in cui il metodo di deposizione è tanto cruciale quanto il materiale stesso”.
Tuttavia impiegare la rotocalcografia nelle batterie è stata a lungo una sfida. Il problema? La necessità di utilizzare inchiostri molto diluiti (una viscosità inferiore a 100 mPa).
Le batterie al sodio stampate dell’ENEA
Il gruppo ha trovato una soluzione raggiungendo il giusto equilibrio tra viscosità e carico di massa. Gli anodi a base di carbonio duro stampati con il rotocalco hanno dimostrato una capacità reversibile di circa 120 mAh/g, stabile per 100 cicli a una velocità fissa di 0,1 C.
“Abbiamo scelto questo materiale per le sue caratteristiche di resistenza e stabilità che sono essenziali per prolungare la vita delle batterie. Macinato a lungo (circa 3 ore), questo materiale acquisisce una struttura più uniforme che migliora il processo di carica/scarica della batteria. Questo significa che per migliorare ancora, dovremo continuare a lavorare sul materiale e sulla porosità dello strato stampato per incrementare l’efficienza del processo di ossido-riduzione, ossia di carica e scarica. Continueremo a perfezionare materiali e prestazioni, puntando anche a facilitare l’implementazione della stampa rotocalco nella produzione industriale di batterie ricaricabili”, conclude Montanino.
Leggi la ricerca “Gravure-Printed Anodes Based on Hard Carbon for Sodium-Ion Batteries“
