Scoperto come proteggere le batterie allo stato solido dal freddo

Più capienti nell’accumulo di energia, più veloci a fare il pieno e più sicure delle tradizionali celle agli ioni di litio, le batterie allo stato solido hanno però un difetto: la minor resistenza al calore (che si genera durante le ricariche rapide) e al freddo estremo. Ma adesso sembra esserci una soluzione.

A scoprirla è un team di scienziati cinesi delle Università di Tsinghua e Tianjin, che hanno unito le forze per sperimentare una “armatura flessibile” da applicare sulla superficie degli accumulatori, proteggendoli dalle temperature rigide. Vediamo come funziona.

Il segreto nella flessibilità

Prima di tutto, bisogna ricordare che la produzione di massa delle batterie allo stato solido è finora risultata lenta perché questa tecnologia tende a creparsi e perdere prestazioni durante la ricarica rapida o in condizioni di gelo.

Per risolvere il problema, il team di Tsinghua e Tianjin ha progettato uno strato protettivo diverso da quello classico, chiamato interfase elettrolitica solida (SEI) e noto per essere duro ma fragile; due caratteristiche che lo rendono facilmente fratturabile sotto pressione, impedendo al litio di accumularsi in modo uniforme e riducendo la durata della batteria in caso di rottura dello scudo.

Le batterie allo stato solido sviluppate da Stellantis e Factorial

Foto di: Stellantis

Ecco, invece di rendere il SEI più duro, i ricercatori lo hanno reso flessibile. Utilizzando materiali a base d’argento chiamati Ag₂S e AgF, hanno creato uno strato che può piegarsi leggermente senza rompersi. Questa flessibilità aiuta a mantenere una struttura stabile, consentendo agli ioni di litio di muoversi facilmente.

Durante i test, le batterie rivestite hanno funzionato per oltre 4.500 ore in condizioni di utilizzo intenso e sono rimaste stabili per oltre 7.000 ore a -30 °C: condizioni che normalmente causerebbero il guasto.
Il design combina materiali morbidi e rigidi in una struttura graduale e stratificata, riducendo le sollecitazioni interne, prevenendo le crepe e mantenendo il litio distribuito in modo uniforme durante le fasi di carica e scarica.

I risultati degli esperimenti sono stati pubblicati sulla rivista Nature.

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