Svelato il segreto per rovinare di meno le batterie allo stato solido

Rivestendo l'elettrolita ceramico con argento caricato positivamente si ottiene una cella 5 volte più resistente a crepe e rotture

Di: Francesco Barontini

20 gen alle 07:00

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Le batterie allo stato solido, è quasi superfluo ripeterlo, fanno gola perché hanno maggiore densità energetica e si ricaricano più velocemente. Però hanno anche problemi da risolvere e, fino a che questi persisteranno, le prestazioni non potranno fare un passo avanti significativo rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio .

Perché l'elettrolita solido, sottoposto a tensioni eccessive, tende a creparsi, inficiando su durata e stabilità delle batterie. Ma i ricercatori di Stanford hanno scoperto un modo efficace per evitare che le batterie allo stato solido degradino.

L'argento rinforza la ceramica

Il lavoro degli scienziati californiani si basa su un precedente studio condotto tre anni fa, che aveva analizzato le principali cause della formazioni di ammaccature e difetti superficiali dell'elettrolita. E, proprio analizzando quanto scoperto in passato, hanno capito che rivestendo l'elettrolita solido con un sottilissimo strato di argento superficiale si rinforza la struttura interna delle celle, che possono così essere ricaricate a potenze maggiori senza provocarne degrado.

Stando a quanto pubblicato sulla rivista scientifica Nature Materials il 16 gennaio, l'argento rende l'elettrolita 5 volte più resistente alle crepe causate dalla pressione meccanica.

Il rivestimento dell'elettrolita con l'argento riduce la formazione delle crepe e rotture

Foto di: InsideEVs

Come si evitano le crepe

Wendi Gu, professore associato di ingegneria meccanica e tra i principali autori dello studio, ha spiegato:

"Gli elettroliti solidi su cui noi e altri stiamo lavorando sono realizzati con un tipo di ceramica che permette agli ioni di litio di muoversi avanti e indietro facilmente, ma che è anche fragile. Su scala incredibilmente piccola, non è molto diverso da quello che succede con i piatti o le stoviglie di ceramica che abbiamo in casa: se si guardano da vicino si nota che presentano piccole crepe sulla superficie”.

Su un elettrolita solido quelle crepe sono pericolose. Considerando il livello di precisione richiesto per la produzione di celle con elettrolita solido, in cui si creano strati sovrapposti di fogli “catodo-elettrolita-anodo”, è impossibile pensare di garantire una struttura senza difetti non sostenendo costi altissimi.

“Molto più percorribile la via per cui si riveste in argento l'elettrolita per renderlo più resistente”, ha aggiunto Gu.

In particolare, si tratta di un rivestimento in argento caricato positivamente dello spessore di 3 nanometri che viene riscaldato a 300 gradi centigradi per aderire perfettamente all'elettrolita.

Per misurare la resistenza del nuovo elettrolita, i ricercatori hanno utilizzato una sonda speciale inserita all'interno di un microscopio elettronico che ha permesso di capire la forza necessaria a fratturare l'elettrolita stesso e hanno confrontato quella forza con quella necessaria per fratturare un elettrolita ceramico senza rivestimento d'argento. Ora i ricercatori di Stanford valuteranno se altri metalli alternativi all'argento permetteranno di avere le stesse prestazioni sulle batterie allo stato solido riducendo i costi o se riusciranno a innalzare ulteriormente la resistenza dell'elettrolita.