I ricercatori hanno messo a punto delle celle litio metallo con un elettrolita a strati anti-dendriti: migliorano prestazioni e durata

La batteria allo stato solido si avvicina. Da più fronti e con diverse tecnologie. Da Harvard ne arriva ora una nuova versione realizzata su celle di tipo litio metallo che ha una densità molto elevata e riesce a contenere al minimo la formazione di dendriti. Proprio quest'ultima, che porta ad un rapido deterioramento delle prestazioni, rappresenta infatti l’ostacolo principale alla diffusione di questo tipo di batterie.

Il team di ricercatori di Harvard, però, è riuscito a rendere stabile e duratura questa batteria affidandosi ad un anodo litio metallo appunto e a un catodo litio-nichel-manganese (LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2).

Densità di 631,1 Wh/kg

La batteria si è dimostrata molto stabile: ha una capacità di ritenzione dell’energia dell’82% dopo 10.000 cicli a una carica elettrica di 20 Coloumb, e una capacità di ritenzione dell’energia dell’81,3% dopo 2.000 cicli a una carica elettrica di 1,5 Coloumb.

Per inciso, ricordiamo che 1 Coloumb equivale alla quantità di carica elettrica con intensità di un Ampere trasportata in un secondo e che quindi la batteria su cui stanno lavorando nella famosa Università americana riesce a mantenere un rendimento alto anche con differenze di carica notevoli.

  • 82% dopo 10.000 cicli a 20C
  • 81,3% dopo 2.000 cicli a 1,5C

La struttura progettata ad Harvard, secondo quanto riportato su un articolo pubblicato sulla rivista Nature, permettere alla batteria di avere una potenza specifica di 110,6 kW/kg e una densità energetica di 631,1 Wh/kg.

  • 110,6 kW/kg
  • 631,1 Wh/kg
Batterie litio metallo allo stato solido messe a punto ad Harvard

La prevenzione dei dendriti

Un’altra caratteristica interessante di queste batterie allo stato solido sviluppate ad Harvard èto che sono costruite a strati sovrapposti che integrano elettroliti di diverso tipo, con stabilità variabile, a separazione dell’anodo e del catodo.

Questa soluzione combatte la formazione di dendriti, che non riescono a svilupparsi come spesso accade quando si usano normali elettroliti ceramici. Senza dendriti, la batteria ha maggiore durata e non rischia incappare in pericolosi cortocircuiti.

Infine, la nuova batteria ha anche la capacità di autorigenerarsi: è cioè in grado di riempire i buchi creati dai dendriti per mantenere inalterate le prestazioni. “Questo progetto dimostra come le batterie allo stato solido di tipo litio-metallo possano presto essere competitive – spiega Xin Li, uno degli autori della ricerca – Inoltre, la loro struttura stratificata potrebbe rendere più facile avviare la produzione in grandi volumi. Certo, dobbiamo ancora superare alcune criticità, ma uno sbocco commerciale non è così lontano come alcuni possono credere”.