Un team di ricercatori dell'Università di Harvard sta lavorando allo sviluppo di un'innovativa batteria al litio-metallo che potrebbe in futuro apportare decisive ottimizzazioni nei nuovi veicoli elettrici. Non a caso, nonostante le case costruttrici stiano studiando differenti tecnologie relative alle batterie agli ioni di litio, queste risultano inevitabilmente ancora troppo costose e con tempi di ricarica relativamente troppo lunghi.
Il professore associato presso la John A. Paulson School of Engineering and Applied Science dell’università di Harvard, Xin Li, insieme al suo team ha progettato una batteria allo stato solido al litio-metallo stabile ad alta densità di corrente ed in grado di essere caricata e scaricata almeno 10.000 volte. Non casualmente, grazie all'alta densità di corrente tale batteria potrebbe permettere ai veicoli elettrici di caricarsi in circa 10 minuti.
La nostra ricerca mostra che le batterie allo stato solido potrebbero essere fondamentalmente diverse dalle batterie commerciali agli ioni di litio a elettrolita liquido. Studiando la loro termodinamica fondamentale, possiamo sbloccare prestazioni superiori e sfruttare le loro enormi opportunità, ha spiegato il professore Xin Li.
A caratterizzare la batteria realizzata dal team di ricercatori di Harvard è la sua struttura multistrato che integra diversi materiali con stabilità variabile tra l’anodo e il catodo, prevenendo la penetrazione dei dendriti di litio. Questa, portando ad un rapido deterioramento delle prestazioni rappresenta uno degli ostacoli principali per le batterie. Il team di studiosi è dunque riuscito a rendere stabile e duratura la batteria grazie ad un anodo litio metallo e a un catodo litio-nichel-manganese.
Questi primi risultati mostrano che le batterie allo stato solido al litio-metallo potrebbero essere competitive con le batterie commerciali agli ioni di litio. E la flessibilità e la versatilità del nostro design multistrato lo rende potenzialmente compatibile con le procedure di produzione di massa nel settore delle batterie. Adattarlo al livello commerciali non sarà facile e ci sono ancora alcune sfide pratiche, ma crediamo che saranno superate, ha aggiunto il professor Li.
Nel dettaglio, la batteria ha dimostrato di avere una capacità di ritenzione dell’energia dell’82% dopo 10.000 cicli a una carica elettrica di 20 Coloumb ed una capacità di ritenzione dell’energia dell’81,3% dopo 2.000 cicli a una carica elettrica di 1,5 Coloumb. Tuttavia, l'innovativa struttura progettata permette alla batteria di avere una potenza specifica di 110,6 kW/kg e una densità energetica di 631,1 Wh/kg.