Ecco la batteria allo stato solido che non si degrada

Usa nanofili di silicio disposti come alberi in una foresta: così si espandono durante la carica senza danni alla cella

Di: Francesco Barontini

8 feb alle 07:00

Dalla Cina arriva un'altra innovazione riguardante le batterie allo stato solido. Ricercatori dell'Università di Ningbo hanno infatti creato uno strano anodo “traspirante”. È realizzato in nanofili di silicio che creano una struttura tridimensionale capace di sopportare meglio le sollecitazioni strutturali senza compromettere i componenti interni alla cella e preservando così prestazioni e durata.

Lo studio, pubblicato sulla rivista internazionale Energy Storage Materials, che si occupa proprio di materiali energetici per le batterie, ha approcciato il problema della degradazione dell'anodo nelle batterie con elettrolita solido da un diverso punto di vista.

Come alberi in una foresta

Chen Wanghua, professore che ha guidato il team di scienziati, ha spiegato: "Il silicio è riconosciuto come uno dei materiali con il più grande potenziale di accumulo quando si parla di batterie agli ioni di litio. Tuttavia ha un temperamento estremamente volatile: quando assorbe ioni di litio durante la carica, si espande violentemente arrivando a che ad aumentare il proprio volume di oltre tre volte. Con ripetuti cicli di carica-scarica, il silicio si comporta come un palloncino che si gonfia e sgonfia costantemente. Finisce così per collassare portando alla morte della batteria".

La nuova batteria allo stato solido di Xiaomi

Foto di: Xiaomi

Ed ecco l'intuizione dei nanofili. Invece di adottare silicio in polvere per l'anodo, si è scelta una struttura realizzata con fili realizzati con nanotecnologie piazzati uno a fianco all'altro, lasciando dello spazio vuoto.

“Ci siamo ispirati alla natura e abbiamo creato un anodo formato da fili in silicio che sono posizionati come gli alberi in un bosco: vicini tra loro ma non attaccati. Così possono espandersi senza provocare frizioni”, dice ancora Wanghua.

Durata e prestazioni sono garantite

I risultati sperimentali dimostrano che questo anodo di silicio presenta eccezionali prestazioni elettrochimiche e standard di sicurezza mai visti. Addirittura, una cella sviluppata con questa architettura interna si è dimostrata in grado di fornire energia ininterrottamente anche se piegata o tagliata con le forbici.

Wanghua è fiducioso che questa soluzione sia presto adottabile a livello commerciale: “Questa ricerca stabilisce un nuovo paradigma per unificare la cinetica del trasporto ionico con l'integrità meccanica attraverso la progettazione architettonica. Fornisce un percorso tecnico fattibile e pratico per lo sviluppo di batterie al litio a stato solido, ad alta energia e lunga durata, basate sul silicio, avvicinando la prossima generazione di tecnologie per batterie alla realtà”.