Batterie allo stato solido: ecco il catodo creato con la luce

Il colosso coreano SK On ha annunciato i risultati di una ricerca innovativa nel campo delle batterie allo stato solido (ASSB), con particolare focus su una nuova tecnologia per la produzione degli elettroliti. Si tratta di un processo che, a detta dell'azienda, potrebbe segnare una svolta significativa per migliorare la durata del ciclo di vita delle batterie e ottimizzare il processo di produzione delle celle a elettroliti solidi.

L'elemento-chiave di questa procedura consiste nell’uso della sinterizzazione fotonica ultrarapida, una tecnologia tradizionalmente impiegata nella fabbricazione di circuiti stampati. SK On ha applicato questa tecnologia alla produzione di elettroliti ibridi, combinando materiali inorganici ossidici con elettroliti polimerici, con risultati incoraggianti.

La luce come "fissante"

La sinterizzazione fotonica si basa sull’utilizzo di un’intensa energia luminosa applicata istantaneamente per rafforzare i legami tra le particelle di polvere, creando una massa solida con proprietà meccaniche e durabilità superiori. Utilizzando questa soluzione, il team di ricerca ha creato una micro-struttura porosa ottimizzata, fondamentale per migliorare la conduttività ionica e la stabilità meccanica dell'elettrolita solido.

Il processo è vantaggioso sul piano energetico perché avviene a bassa temperatura contrariamente ai metodi tradizionali, che richiedono invece trattamenti a temperature superiori ai 1.000 gradi Celsius per oltre dieci ore. Questo approccio riduce significativamente i costi di produzione e risolve alcune problematiche legate alla fragilità dei materiali, che compromette la resistenza meccanica degli elettroliti.

Inoltre, la combinazione di elettroliti ossidi e gel polimerici ha portato a risultati promettenti in termini di durata del ciclo di vita. SK On afferma che le batterie realizzate con questo elettrolita ibrido hanno mostrato prestazioni superiori rispetto alle soluzioni tradizionali, mantenendo una maggiore efficienza anche dopo numerosi cicli di carica e scarica.

Presto una fabbrica per le batterie solide

SK On ha anche esplorato il potenziale dei catodi LMRO (Lithium-Manganese-Rich Oxides), materiali che utilizzano manganese invece di nichel e cobalto, risultando così più economici. Tuttavia, in ambienti ad alta temperatura e alta tensione, i catodi LMRO possono degradarsi, rilasciando ossigeno che danneggia l'elettrolita solido. Per affrontare questo problema, il team ha sviluppato un rivestimento speciale che limita la perdita di ossigeno, migliorando ulteriormente la durata delle batterie.

Questi progressi rappresentano un passo importante verso l'adozione su larga scala delle batterie allo stato solido, con prototipi commerciali previsti per il 2027 e il 2029. SK On sta lavorando anche alla costruzione di un impianto pilota per batterie allo stato solido, che sarà operativo entro la seconda metà del 2025.

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Fonte: Honda