La batteria senza cobalto che arriva all'80% in 3 minuti

Una batteria per auto elettriche che arriva quasi all'80% di carica in tre minuti, senza usare un grammo di cobalto. È il risultato ottenuto da un gruppo dell'Institute of Metal Research della Chinese Academy of Sciences, l'istituto di ricerca sui materiali dell'Accademia cinese delle scienze, pubblicato su Nature Synthesis con un nuovo catodo ricco di nichel.

Il materiale si chiama MD-LNMO ed è drogato con quattro elementi insieme: magnesio, calcio, titanio e zirconio. Non è ancora una tecnologia pronta per la produzione in serie. Ma i numeri misurati in laboratorio spiegano perché la ricerca sulle batterie senza cobalto stia accelerando.

Catodi ricchi di nichel senza cobalto: che cosa cambia

Il cobalto resta uno dei materiali più costosi e problematici nella filiera delle batterie agli ioni di litio, sia per il prezzo sia per le condizioni di estrazione in alcuni paesi produttori. I catodi ricchi di nichel senza cobalto provano a ridurre questa dipendenza, ma finora pagavano il prezzo in stabilità e durata nel ciclo di vita.

Nuova batteria per auto elettriche senza cobalto: ricarica all'80% in 3 minuti nei test di laboratorio.

Foto di: Motor1 Italia visual (AI-assisted)

La novità sta nel metodo di selezione dei dopanti. I ricercatori hanno scelto gli elementi da aggiungere al catodo basandosi su due proprietà misurabili: la densità di carica ionica e la forza del legame metallo-ossigeno. In pratica, ogni dopante lavora su un fronte diverso: alcuni facilitano il movimento degli ioni litio dentro il materiale, altri rinforzano la struttura cristallina del catodo.

Questa combinazione multicomponente punta a spingere insieme potenza e stabilità, con un approccio che si affianca ad altri progetti sui catodi senza cobalto, come quello raccontato in batterie senza cobalto per l'auto elettrica di Renault Ampere. L'obiettivo comune è ridurre il cobalto mantenendo buone prestazioni e durata.

Drogaggio multicomponente, i risultati a 25 C e dopo 350 cicli

Nei test di laboratorio il catodo MD-LNMO ha mostrato una ricarica rapida che porta la cella sperimentale a quasi l'80% di carica in circa tre minuti. Un tempo molto breve per un materiale ricco di nichel e privo di cobalto. Dopo 350 cicli di carica-scarica rapida da circa sei minuti ciascuno, il materiale ha conservato l'82,4% della capacità iniziale, il dato che misura quanto la batteria invecchia con l'uso intenso.

Il punto più interessante riguarda il freddo. A −20 °C e 1 C il catodo ha erogato 112 mAh per grammo. Una cella sperimentale da 5,74 Ah realizzata con lo stesso materiale ha invece raggiunto una densità energetica di 278,6 Wh/kg proprio a quella temperatura. Sono valori che indicano buone prestazioni a basse temperature per questo materiale, in un contesto in cui molte auto elettriche vedono comunque ridurre l'autonomia reale in inverno rispetto ai dati omologati.

Resta però un risultato sperimentale su un materiale da laboratorio, non una tecnologia già montata su un'auto di serie. Il percorso che separa un catodo testato in cella pilota da una batteria prodotta su scala industriale resta lungo, e lo stesso vale per altri materiali promettenti come quelli descritti in batterie più longeve grazie a nuovi catodi al litio o nello studio su batterie Li-CFx e il loro funzionamento in condizioni estreme.

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