Batterie di domani: stato solido o ioni di sodio?
La diffusione dell’e-mobility è strettamente collegata all’esperienza di ricarica: la velocità del rifornimento energetico dipende dal tipo di stazione ma anche e soprattutto dal tipo di batteria con cui il veicolo è equipaggiato. Ecco una panoramica sulle nuove tecnologie che potrebbero rivoluzionare il settore
di Federica Musto
Le batterie sono protagoniste del quotidiano. Oltre a essere il “carburante” dei veicoli elettrici, si trovano nella maggior parte dei device di uso comune: smatphone, airpods, computer, orologi. La tecnologia utilizzata per le batterie di tutti questi oggetti è nota da tempo: si tratta delle batterie agli ioni di litio, una soluzione ormai rodata e affidabile. Ma con l’avvento della mobilità elettrica di massa e la necessità di batterie sempre più performanti, sofisticate e leggere al servizio dei nostri veicoli, l’industria negli ultimi anni ha investito in maniera importante nella ricerca di tecnologie che rispondessero sempre meglio alle nuove esigenze di mercato. Dunque, come stanno evolvendo le batterie al litio? Quando si parla di nuova frontiera per l’industria delle batterie, la prima tecnologia a cui si pensa è lo stato solido. Leggere, con una densità energetica superiore, performanti e sicure, le batterie al litio metallico sono diffusamente ritenute la tecnologia di svolta per veicoli elettrici sempre più vicini a quelli tradizionali in fatto di percorrenza e tempi di rifornimento.
Evoluzione tecnologica
Ma che differenza c’è rispetto alle litio ione? Prima di tutto non esiste un’unica tecnologia, ma all’interno dell’insieme allo “stato solido” esistono tanti prodotti in via di sviluppo con caratteristiche differenti. In generale, le batterie allo stato solido vengono definite tali in quanto l’elettrolita, ovvero la sostanza utile al passaggio degli ioni – e dunque della carica – tra i due poli della cella è solido o semisolido, a differenza delle batterie agli ioni di litio oggi utilizzate, dove l’elettrolita è liquido e immerge tutti i componenti della cella. La composizione dell’elettrolita comporta una differenza so- stanziale nella struttura della cella. Nelle litio ione la cella è composta da un anodo (ovvero il polo negativo) formato per lo più da grafite o carbonio, e un catodo positivo, costituito da metalli differenti in base alle diverse chimiche in commercio, per lo più NMC (Nichel Manganese Cobalto) e LFP (Litio Ferro Fosfato) nei veicoli e LCO (Litio Cobalto Ossido) nei device elettronici. Agli estremi dei due elettrodi è presente un collettore di corrente metallico. A separare meccanicamente i due elettrodi e dunque a evitare il cortocircuito invece è posto un separatore, ovvero un isolante formato da uno strato molto sottile di polimero plastico dalla consistenza porosa. Come già spiegato sopra, tutta la cella è poi permeata da un elettro- lita liquido organico che contiene sale di litio attraverso cui si muovono gli ioni, i quali nelle fasi di carica e scarica passano da un elettrodo all’altro andando ad inserirsi di volta in volta nelle strutture di cui questi sono composte. Nella batteria allo stato solido la struttura cambia molto: scompare l’elettrolita liquido e le sue funzioni di “portatore di carica” sono invece svolte direttamente dal separatore. Il separatore in questo caso è solido, dunque composto in genere da un materiale ceramico o polimerico rigido, che sostiene l’anodo e favorisce il passaggio degli ioni. Guardando gli elettrodi, il catodo può restare del tutto simile a quello presente in una batteria agli ioni di litio, mentre l’anodo viene eliminato, o meglio, sostituito, da litio metallico puro che si accumula direttamente sulla base del separatore nella fase di carica senza necessitare della struttura di grafite presente nelle litio ioni, e passa nel catodo durante la fase di scarica.
Leggi qui l’articolo completo pubblicato su E-Ricarica di luglio-agosto
