In un'epoca in cui la domanda di sistemi di accumulo di energia efficienti e sostenibili è al suo apice, uno sviluppo rivoluzionario della Facoltà di Ingegneria e Scienze Applicate dell'Università di Harvard ha stabilito un nuovo punto di riferimento nel campo della tecnologia delle batterie. I ricercatori hanno presentato una nuova batteria al litio metallico in grado di resistere ad almeno 6.000 cicli di carica e scarica e di essere completamente carica in pochi minuti. Questa innovazione rivoluzionaria non solo promette di trasformare il modo in cui utilizziamo le batterie, ma apre anche la strada ad applicazioni più pratiche in settori come quello dei veicoli elettrici.
Il fulcro di questa ricerca risiede nella fabbricazione di batterie allo stato solido utilizzando anodi di litio metallico, un metodo che ha offerto nuove prospettive sui materiali per batterie potenzialmente rivoluzionarie. Lo studio, pubblicato di recente su "Nature Materials", evidenzia i significativi progressi compiuti nella comprensione e nell'utilizzo degli anodi di litio metallico. Xin Li, autore dell'articolo, ha osservato: "Le batterie agli anodi di litio metallico sono considerate il Santo Graal delle batterie. Possiedono una capacità dieci volte superiore a quella degli anodi di grafite commerciali, aumentando potenzialmente in modo significativo l'autonomia dei veicoli elettrici. La nostra ricerca segna un passo fondamentale verso batterie allo stato solido più pratiche in applicazioni industriali e commerciali".
Una delle maggiori sfide nella progettazione di queste batterie è stata la formazione di dendriti sulla superficie dell'anodo. Queste strutture simili a radici crescono nell'elettrolita, perforando la barriera che separa l'anodo dal catodo, causando cortocircuiti e persino incendi. Nel 2021, Li e il suo team hanno affrontato questo problema progettando una batteria multistrato, intervallando materiali diversi con diverse stabilità tra l'anodo e il catodo. Questo design multistrato e multimateriale non bloccava completamente i dendriti di litio, ma ne controllava e conteneva la penetrazione.
Nella loro ultima ricerca, il team ha compiuto ulteriori progressi incorporando particelle di silicio di dimensioni micrometriche nell'anodo. Questo approccio riduce la reazione di litiazione e promuove una galvanoplastica uniforme del litio metallico spesso, prevenendo efficacemente la formazione di dendriti. Inoltre, i processi di galvanoplastica e stripping possono essere eseguiti rapidamente su superfici piane, consentendo di caricare completamente la batteria in soli 10 minuti.
La fase sperimentale ha visto la creazione di una batteria a sacchetto delle dimensioni di un francobollo, da 10 a 20 volte più grande della maggior parte delle batterie a bottone prodotte nei laboratori universitari. Sorprendentemente, questa batteria ha mantenuto l'80% della sua capacità anche dopo 6.000 cicli, superando le prestazioni di altre batterie a sacchetto attualmente presenti sul mercato.
Questa innovazione di Harvard è più di un semplice successo accademico: rappresenta un importante passo avanti nella tecnologia delle batterie. Grazie alla sua maggiore capacità, sicurezza ed efficienza, la batteria al litio metallico sviluppata da Li e dal suo team ha il potenziale per rivoluzionare l'accumulo e l'utilizzo dell'energia, in particolare nei veicoli elettrici, segnando una pietra miliare significativa nel nostro percorso verso un futuro più sostenibile ed efficiente dal punto di vista energetico.
Data di pubblicazione: 12 gennaio 2024
