Ricercatori dell’Università del Maryland, impegnati nello studio dei meccanismi che portano al malfunzionamento delle batterie al litio e ai successivi incendi, hanno sviluppato una rivoluzionaria tecnologia destinata a rendere i veicoli elettrici (EV) di prossima generazione e altri dispositivi meno suscettibili agli incidenti legati alle batterie, consentendo al contempo un notevole incremento nella capacità di immagazzinamento di energia.
L’affascinante approccio innovativo, documentato dettagliatamente in un articolo pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature, si focalizza sulla soppressione della formazione di dendriti di litio, pericolose strutture simili a rami che si sviluppano all’interno delle batterie al litio “interamente allo stato solido.” Questi dendriti hanno sinora costituito un ostacolo significativo, impedendo alle aziende di diffondere su larga scala la promettente tecnologia delle batterie allo stato solido. Tuttavia, il recente progetto guidato dal Professor Chunsheng Wang del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare potrebbe segnare una svolta fondamentale, aprendo la strada alla produzione su vasta scala di batterie allo stato solido per veicoli elettrici.
Il professore Wang e il suo associato post-dottorato Hongli Wan hanno intrapreso questa ambiziosa ricerca nel 2021, formulando una teoria sulla formazione dei dendriti di litio. La soluzione proposta consiste nell’utilizzo di una multistratificazione delle batterie, stabilizzate da una serie di strati intermedi ricchi di fluoro. Questa metodologia non solo potrebbe rendere le batterie allo stato solido molto più sicure rispetto a quelle con elettrolita liquido, ma anche fornire un’innovativa soluzione alla problematica della formazione di dendriti.
La peculiarità di questa soluzione risiede nella sua capacità di stabilizzare le interfacce della batteria, comprendenti l’elettrolita solido e l’anodo (dove gli elettroni entrano nella batteria) e l’elettrolita e il catodo (dove l’energia esce dalla batteria). La nuova struttura della batteria aggiunge uno strato ricco di fluoro per stabilizzare il lato del catodo e apporta modifiche all’intercalare dell’anodo mediante l’utilizzo di magnesio e bismuto, efficacemente sopprimendo la formazione dei dendriti di litio.
Attualmente, negli Stati Uniti, oltre 750.000 veicoli elettrici si avvalgono di batterie agli ioni di litio, apprezzate per la loro elevata capacità di immagazzinare energia, ma afflitte dal rischio di incendi a causa del componente elettrolitico liquido altamente infiammabile. Benché i dati sugli incendi veicolari non siano categorizzati per tipo di veicolo, gli incendi delle batterie delle auto elettriche, sebbene relativamente rari, comportano rischi significativi, esponendo i soccorritori a pericoli quali scosse elettriche e l’esposizione a gas tossici.
Proiettando l’orizzonte verso il futuro, il produttore di batterie avanzate Solid Power mira a introdurre sul mercato le nuove batterie entro il 2026, sottoponendo la tecnologia a sperimentazioni volte a valutarne il potenziale commerciale. La ricerca prosegue con l’obiettivo di incrementare ulteriormente la densità energetica, suggerendo che nuove e promettenti scoperte potrebbero essere in arrivo.
In conclusione, questo straordinario progresso scientifico non solo promette di rendere più sicura la tecnologia delle batterie agli ioni di litio, ma offre anche la prospettiva di un futuro in cui le batterie allo stato solido diventano la norma, contribuendo in modo significativo alla sicurezza e all’efficienza dei veicoli elettrici. Con la continua ricerca e innovazione, è affascinante contemplare quale impatto positivo possa avere questa tecnologia avanzata sui mezzi di trasporto e all’immagazzinamento di energia.