Migliorata l’interfaccia tra elettrodo ed elettrolita nelle batterie allo stato solido
(Rinnovabili.it) – Sulla carta le batterie allo stato solido hanno tutti i requisiti giusti per superare le tradizionali batterie “liquide” a ioni di litio. Sono più sicure, non soffrono di tensione limitata e offrono densità di energia e prestazioni cicliche più elevate. Di contro, tuttavia, diversi ostacoli tecnici ne hanno frenato un’applicazione diffusa, soprattutto in ambito automobilistico. Tra questi la scarsa compatibilità dell’interfaccia tra catodo ed elettrolita e l’aumento della resistenza interna dei materiali solidi durante il ciclo di carica/scarica.
Un team internazionale, guidato dalla Professoressa Seema Agarwal dell’Università di Bayreuth, ha ora sviluppato una possibile soluzione: un elettrolita estremamente sottile che avvolge le particelle del catodo come un guscio. Il materiale studiato è un composito di polimero e nanofibre di ceramica spesso appena sette micrometri, dimensioni che gli permettono di penetrare nei pori del catodo una volta depositato sulla sua superficie.
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Rispetto alle precedenti batterie allo stato solido, questo nuovo sistema offre diversi vantaggi. Il primo consiste nella creazione di un contatto stabile tra elettroliti ed elettrodo. E l’interfaccia significativamente migliorata permette di attivare gli ioni nel catodo aumentando la capacità di accumulo. Inoltre l’approccio migliora notevolmente l’affidabilità operativa dei dispositivi.
“Le batterie convenzionali agli ioni di litio che utilizzano ripetutamente elettroliti liquidi soffrono di problemi di sicurezza”, spiega la dottoressa Agarwal. “C’è sempre il rischio che l’elettrolito fuoriesca, causando cortocircuiti e guasti […] Un ulteriore problema è la crescita del litio sull’anodo, i cosiddetti dendriti di interfaccia, che perforano l’elettrolita e possono provocare un cortocircuito o un incendio. Tutti questi rischi sono eliminati o almeno significativamente ridotti dal nostro elettrolita composito, solido e ultrasottile, che ha un’elevata stabilità termica”. Il sistema mostra al momento una capacità specifica di 159 mAh/g. I ricercatori hanno pubblicato la loro scoperta sulla rivista Advanced Energy Materials (testo in inglese).
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