La batteria al litio metallo da 600 kWh per auto elettriche volanti

Un team congiunto del Tianmushan Lab e della Tsinghua University ha sviluppato celle a sacchetto (o pouch) al litio-metallo con una densità energetica che arriva a 602,5 Wh/kg. Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications.

La ricerca nasce dall’esigenza di aumentare l’autonomia dei velivoli elettrici destinati alla cosiddetta “low-altitude economy”.

I problemi delle batterie al litio-metallo

Le attuali batterie agli ioni di litio con anodo in grafite si stanno avvicinando al limite teorico di circa 350 Wh/kg, rendendo difficile ottenere tempi di volo sufficientemente lunghi.

Le batterie al litio-metallo rappresentano una delle soluzioni più promettenti, grazie alla maggiore capacità specifica dell’anodo, ma presentano problemi legati alla degradazione dell’elettrolita e alla formazione di dendriti di litio.

L'auto elettrica volante di Xpeng

Il segreto in una pellicola protettiva

Per superarli, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo elettrolita basato su una struttura di solvatazione caratterizzata da una forte coordinazione con l’additivo. Questa soluzione permette di creare una sottile pellicola protettiva sulla superficie del catodo, limitando i danni provocati dai cicli ad alta tensione. Allo stesso tempo, viene stabilizzata l’interfaccia dell’anodo in litio metallico, riducendo la formazione di dendriti e migliorando il trasporto degli ioni.

I risultati dei test sono interessanti. Celle pouch da 10 Ah equipaggiate con catodi ternari ad alto contenuto di nichel hanno raggiunto una densità energetica di 550,7 Wh/kg, mantenendo l’80% della capacità dopo 180 cicli. Utilizzando invece materiali catodici a base di manganese ricchi di litio, la densità energetica reversibile è salita a 602,5 Wh/kg, oltre il 50% in più rispetto alle batterie di trazione attualmente più diffuse.

Il risultato rappresenta quindi un passo avanti verso batterie più leggere e capaci, ma la tecnologia rimane nella fase di ricerca di laboratorio. Saranno necessari ulteriori sviluppi per migliorarne durata, sicurezza, costi e producibilità prima di arrivare a un impiego commerciale su larga scala.

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