Gli scienziati coreani raddoppiano la densità energetica delle batterie delle auto elettriche

Ricercatori sudcoreani hanno presentato un importante progresso che potrebbe aumentare significativamente l'autonomia dei veicoli elettrici e ridurre le preoccupazioni relative alle prestazioni delle batterie in climi freddi. Il loro studio descrive una batteria al litio-metallo senza anodo che quasi raddoppia la densità energetica senza aumentare le dimensioni del pacco batteria. Questa svolta è il risultato di una collaborazione tra POSTECH, KAIST e la Gyeongsang University. I ricercatori ritengono che questo approccio potrebbe influenzare la progettazione futura delle batterie per veicoli elettrici.

Il team, guidato dal Professor Soojin Park e dal Dott. Dong-Yeob Han, ha raggiunto una densità energetica volumetrica di 1.270 Wh/L, quasi il doppio dei circa 650 Wh/L raggiunti dalle attuali batterie agli ioni di litio nei veicoli elettrici. Il vantaggio principale è l'eliminazione dell'anodo in grafite. Durante la carica, gli ioni di litio del catodo vengono depositati direttamente sul collettore in rame, liberando spazio interno e consentendo di concentrare più materiale attivo nello stesso volume.

Tuttavia, le batterie senza anodo rappresentano una sfida tecnica. Il carico non uniforme di litio può causare la formazione di dendriti, che possono perforare gli strati interni e causare cortocircuiti. Inoltre, ripetuti cicli di carica e scarica danneggiano la superficie del litio e riducono la durata della cella.

Per superare questi problemi, i ricercatori hanno utilizzato una combinazione di Reversible Host (RH) e Designed Electrolyte (DEL). RH è una struttura polimerica con nanoparticelle d'argento che dirige il carico uniforme di litio. DEL crea uno strato protettivo stabile di Li₂O e Li₃N che previene la formazione di dendriti, consentendo al contempo un rapido movimento degli ioni.

La combinazione di RH e DEL ha garantito un funzionamento stabile anche in condizioni difficili. A 4,6 mAh/cm² e 2,3 mA/cm², la cella ha mantenuto una capacità iniziale di 81,9 % dopo 100 cicli e ha raggiunto un'efficienza colombiana di 99,6 %. Queste proprietà hanno permesso di raggiungere una densità energetica record di 1.270 Wh/L.

La tecnologia è stata testata anche nelle celle a sacchetto, simili a quelle utilizzate nei veicoli elettrici, e ha funzionato stabilmente anche con una quantità minima di elettrolita, il che suggerisce batterie più leggere, una produzione più semplice e una migliore redditività commerciale.