Aumentare l'autonomia delle auto elettriche senza far crescere allo stesso modo dimensioni e costi delle batterie è una delle sfide più importanti per l'industria. In questa direzione arriva una nuova tecnologia sviluppata da Asahi Kasei, che interviene su una fase delicata della vita delle celle agli ioni di litio: la prima ricarica.

L'azienda giapponese ha messo a punto un sistema di pre-doping al litio destinato alle batterie ad alta tensione con anodi a base di silicio.

Il problema è la perdita di capacità iniziale

Gli anodi con una quota crescente di silicio possono offrire vantaggi in termini di densità energetica, ma durante il primo ciclo di carica e scarica subiscono una perdita permanente di capacità.

Le applicazioni nei veicoli elettrici e nei robot umanoidi richiedono una maggiore densità energetica

Foto di: Asahi Kasei

Per compensarla servono maggiori quantità di materiale attivo sul catodo, con conseguenze anche sui costi. Asahi Kasei ha quindi studiato il carbonato di litio, materiale relativamente economico e già utilizzato nella produzione delle batterie.

Carbonato di litio come fonte aggiuntiva

Il problema è che il carbonato di litio normalmente si decompone a una tensione superiore a quella di funzionamento delle batterie. La soluzione sviluppata dall'azienda utilizza specifici additivi nell'elettrolita per favorirne la decomposizione alle normali tensioni della cella.

Illustrazione concettuale della nuova tecnologia di pre-doping

Foto di: Asahi Kasei

Il carbonato viene inserito nel catodo come fonte di litio “sacrificabile” e fornisce ioni durante la prima carica.

Densità energetica più alta senza rifare le fabbriche

Nei test interni condotti su una cella NMC con un anodo composto per il 90% da grafite e per il 10% da monossido di silicio, Asahi Kasei ha registrato un aumento del 10% della densità energetica.

Asahi Kasei, la sede di Hibiya, Tokyo

Foto di: Asahi Kasei

Secondo l'azienda, la tecnologia può inoltre migliorare la durata dei cicli, ridurre il costo per Wh e, soprattutto, essere applicata alle linee produttive esistenti senza modifiche significative.

Dalla ricerca alla produzione

Per ora non si tratta di una tecnologia già adottata su larga scala. Asahi Kasei prevede di avviare valutazioni PoC con clienti internazionali e intende concedere la tecnologia in licenza, con accordi e collaborazioni modulabili in base alla fase di sviluppo dei singoli partner.

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