In un’era in cui la domanda di uno stoccaggio energetico efficiente e sostenibile è al suo apice, uno sviluppo rivoluzionario della Scuola 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 vanta la capacità di caricarsi completamente in pochi minuti. Questo progresso rivoluzionario 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 nucleo di questa ricerca risiede nella fabbricazione di batterie allo stato solido utilizzando anodi metallici al litio, un metodo che ha offerto nuove conoscenze sui materiali per batterie potenzialmente rivoluzionarie. Lo studio, pubblicato di recente su “Nature Materials”, evidenzia i progressi significativi compiuti nella comprensione e nell’utilizzo degli anodi metallici al litio. Xin Li, l'autore dell'articolo, ha osservato: “Le batterie all'anodo metallico di litio 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 di guida 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 e il catodo, provocando cortocircuiti della batteria e persino incendi. Nel 2021, Li e il suo team hanno affrontato questo problema progettando una batteria multistrato, intervallando diversi materiali di varia stabilità tra l'anodo e il catodo. Questo design multistrato e multimateriale non ha bloccato completamente i dendriti di litio ma ne ha controllato e contenuto la penetrazione.
Nella loro ultima ricerca, il team ha fatto ulteriori passi avanti incorporando particelle di silicio di dimensioni micrometriche nell’anodo. Questo approccio riduce la reazione di litiazione e promuove la galvanizzazione uniforme del litio metallico spesso, prevenendo efficacemente la formazione di dendriti. Inoltre, i processi di galvanizzazione e strippaggio possono avvenire 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 altre batterie a sacchetto attualmente sul mercato.
Questa innovazione di Harvard è più di un semplice risultato accademico; significa un grande passo avanti nella tecnologia delle batterie. Con la sua maggiore capacità, sicurezza ed efficienza, la batteria al litio metallica sviluppata da Li e dal suo team ha il potenziale per rivoluzionare lo stoccaggio e l'utilizzo dell'energia, in particolare nei veicoli elettrici, segnando una pietra miliare significativa nel nostro viaggio verso un'energia più sostenibile ed efficiente. futuro.
Orario di pubblicazione: 12 gennaio 2024
