Le batterie a stato solido sono di grande interesse per l’industria dei veicoli elettrici. Gli scienziati della Chalmers University of Technology, in Svezia e della Xi’an Jiaotong University, in Cina, presentano ora un nuovo modo di avvicinare questo promettente concetto ad un’applicazione su larga scala. Un intercalare, realizzato con un materiale “simile al burro” spalmabile, aiuta a migliorare la densità attuale di dieci volte, aumentando anche le prestazioni e la sicurezza.
“Questo interstrato rende la cella della batteria significativamente più stabile e quindi in grado di resistere a una densità di corrente molto più elevata. Ciò che è anche importante è che è molto facile applicare la massa morbida sull’anodo di litio metallico nella batteria, come spargere il burro su un panino “, afferma il ricercatore Shizhao Xiong del Dipartimento di Fisica di Chalmers.
Accanto a Chalmers il professor Aleksandar Matic e il gruppo di ricerca del professor Song a Xi’an, Shizhao Xiong ha lavorato a lungo nella realizzazione di un intercalare adatto per stabilizzare l’interfaccia per le batterie allo stato solido. I nuovi risultati sono stati recentemente presentati sulla rivista scientifica Advanced Functional Materials.
Le batterie allo stato solido potrebbero rivoluzionare il trasporto elettrico. A differenza delle odierne batterie agli ioni di litio, le batterie a stato solido hanno un elettrolita solido e quindi non contengono liquidi dannosi per l’ambiente o infiammabili.
In poche parole, una batteria a stato solido può essere paragonata a un panino secco. Uno strato di litio metallico funge da fetta di pane e una sostanza ceramica viene posata sopra come un ripieno. Questa sostanza dura è l’elettrolita solido della batteria, che trasporta gli ioni di litio tra gli elettrodi della batteria. Ma il “sandwich” è così secco, è difficile tenerlo insieme – e ci sono anche problemi causati dalla compatibilità tra il “pane” e il “topping”. Molti ricercatori in tutto il mondo stanno lavorando per sviluppare risoluzioni adeguate per affrontare questo problema.
Il materiale con cui stanno lavorando i ricercatori di Göteborg e Xi’an è una sostanza morbida, simile a un burro, spalmabile, fatta di nanoparticelle dell’elettrolita ceramico, LAGP, mescolata con un liquido ionico. Il liquido incapsula le particelle LAGP e rende l’interstrato morbido e protettivo. Il materiale, che ha una consistenza simile al burro dal frigorifero, svolge diverse funzioni e può essere diffuso facilmente.
Sebbene il potenziale delle batterie a stato solido sia ben noto, non esiste ancora un modo stabilito per renderle sufficientemente stabili, specialmente ad alte densità di corrente, quando molta energia viene estratta molto rapidamente da una cella della batteria, cioè velocemente carica o scarica. I ricercatori di Chalmers vedono un grande potenziale nello sviluppo di questo nuovo intercalare.
“Questo è un passo importante sulla strada per essere in grado di produrre batterie su larga scala, economiche, sicure e rispettose dell’ambiente che offrono alta capacità e possono essere caricate e scaricate a un ritmo elevato”, afferma Aleksandar Matic, professore presso Dipartimento di Fisica di Chalmers, che prevede che le batterie a stato solido saranno sul mercato entro cinque anni.