La produzione di batterie allo stato solido aumenta grazie ai laser

Nuove tecnologie per i processi produttivi garantiscono volumi maggiori ma grande precisione. Lo dice uno studio tedesco

Di: Francesco Barontini

4 mar alle 13:00

Le batterie allo stato solido riusciranno finalmente a diffondersi sul mercato una volta per tutte quando sapremo produrle in grandi quantità. Proprio i grandi volumi rappresentano ora l’ostacolo principale alla loro diffusione.

Il Fraunhofer Institute for Laser Technology, però, ha appena pubblicato una ricerca secondo cui la produzione su larga scala delle batterie allo stato solido può essere superata utilizzando i laser.

Ripensare i processi produttivi

Facciamo un passo indietro. L’elettrolita solido, per funzionare correttamente, deve aderire perfettamente all’anodo. Ma durante le fasi di carica e scarica le celle sono sottoposte a sollecitazione meccanica, si espandono e poi si ritraggono. E elettrolita e l’anodo possono presentare dei punti in cui il contatto non è ideale. Questo porta alla formazione dei cosiddetti dendriti e al decadimento delle prestazioni.

Produzione di batterie presso gli stabilimenti BMW

Foto di: BMW

I ricercatori dell’istituto tedesco spiegano: ”Materiali come il litio metallico e gli elettroliti solidi contenenti solfuro richiedono nuove strategie nei processi di produzione. Servono ambienti particolari, come camere asciutte o gas inerti. La tecnologia laser può dare un contributo decisivo, in vari modi. Può essere utilizzata per la sinterizzazione selettiva di elettroliti solidi, per la strutturazione mirata delle interfacce e per il taglio senza contatto di metalli duttili”.

Durante la lavorazione dei componenti interni alle celle con metodi tradizionali si ha una bassa resa e per garantire una buona affidabilità e precisione, si deve andare avanti a ritmi lenti. Con l’utilizzo dei laser le cose possono cambiare.

“La radiazione laser - aggiungono ancora i ricercatori tedeschi - si possono rendere più densi gli strati che compongono l’elettrolita solido. Si generano anche a temperature diverse e questo riduce le perdite di litio legate proprio all’aumento dei gradi durante le varie fasi di lavorazione e assemblaggio delle celle".

Produzione di sistemi a batteria Mercedes-Benz EQS

Un nuovo utilizzo del laser

Il laser non rappresenta una novità assoluta nella produzione di batterie. È utilizzato anche nei processi per batterie agli ioni di litio tradizionali per tagliare le lamine degli elettrodi, essiccare i solventi o rifinire i collettori di corrente. Ma i ricercatori tedeschi hanno capito che possono usarlo nelle batterie allo stato solido in altri modi, per sciogliere i nodi attuali e arrivare a ritmi produttivi serrati, in grado di soddisfare almeno parzialmente le richieste del mercato.

Tra questi, quello legato al litio metallico, un materiale dalle caratteristiche elettrochimiche ottime ma anche duttile e flessibile. È perfetto per le batterie allo stato solido perché consente un contatto ideale dell’anodo con l’elettrolita, ma la sua lavorazione con metodi tradizionali porta spesso a imperfezioni e sbavature. Con il laser, invece, viene tagliato con estrema precisione.