Un team di ricercatori del KERI (Korea Electrotechnology Research Institute) ha messo a punto una tecnologia che permette alle batterie litio-metallo di mantenere alti livelli di densità energetica senza compromettere la durata.
Il risultato è stato ottenuto rivestendo l’anodo con uno strato monodimensionale di carbonio poroso arricchito con particelle d’oro. La batteria al litio-metallo adotta il litio metallico anche nell’anodo, a differenza della batteria agli ioni di litio che ha l’anodo in grafite. Questa soluzione, teoricamente, consente a questo tipo di batteria di arrivare a densità anche 10 volte superiori rispetto a quelle “tradizionali”.
Il segreto nel carbonio e nell'oro
Il problema è che le batterie al litio-metallo soffrono generalmente della formazione di dendriti, che riducono drasticamente durata e prestazioni. Inoltre, proprio per la presenza del litio, l’anodo si espande notevolmente, potenzialmente causando problemi all’integrità strutturale e alla sicurezza della batteria stessa.
Ed è qui che interviene lo studio dei ricercatori del KERI (che tra l'altro stanno lavorando anche su una batteria litio-zolfo con celle flessibili). Per ridurre le deformazioni dell’anodo hanno provveduto a rivestirlo con uno speciale foglio monodimensionale di carbonio poroso che consente ancora il passaggio degli ioni di litio ma che contrasta le variazioni di volume.
A questo foglio il team coreano ha poi aggiunto una piccola quantità di nanoparticelle d’oro che hanno uno scopo preciso: servono a indirizzare la deformazione del litio verso l’interno dell’anodo, che è cavo, evitando quel dannoso fenomeno di placcatura che, come la formazione dei dendriti, inficia le prestazioni della batteria.
Garantita 500 cicli
Byung Gon Kim, che ha preso parte allo studio, ha affermato che i primi dati rilevati durante le simulazioni hanno dato risultati soddisfacenti: “Anche con condizioni di carica ad alta potenza il carbonio ha contenuto efficacemente il catodo e le nanoparticelle d’oro hanno indirizzato la deposizione di litio verso l’interno della struttura anziché verso l’esterno". Inoltre, dopo 500 cicli di carica e scarica, la batteria avrebbe mantenuto una capacità pari all’82,5%.
Dopo questa prima fase, ora l’obiettivo del team è di mettere a punto metodi produttivi compatibili con alti volumi per avviare la commercializzazione di questa nuova batteria al litio-metallo. Nel contempo, i ricercatori coreani stanno anche sviluppando un nuovo elettrolita che migliori ulteriormente le prestazioni.
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