Perché una batteria, con il passare del tempo, riesce a immagazzinare sempre meno energia? Un fenomeno che consideriamo normale e legato all’”invecchiamento” dei componenti interni (un po’ come avviene per qualsiasi altro dispositivo), ma che ha cause ben precise, non sempre del tutto chiare. Una parte della risposta arriva da uno studio condotto da tre istituti di ricerca tedeschi, Ruhr-Universität Bochum, Helmholtz Institute Ulm e Karlsruhe Institute of Technology, pubblicato sulla rivista scientifica Advanced Energy Materials. I ricercatori hanno individuato un meccanismo che, fino a oggi, era solo un'ipotesi mai dimostrata sperimentalmente.
Dove sparisce il litio
Il collettore di corrente è un sottile foglio di rame che dovrebbe limitarsi a condurre l'elettricità verso l'esterno della cella, senza partecipare alla reazione chimica. Grazie alla tomografia a sonda atomica, una tecnica capace di osservare la posizione dei singoli atomi, i ricercatori hanno dimostrato che non è così. Fin dal primo ciclo di carica, una parte del litio si lega permanentemente alla struttura del rame.
Ogni ione di litio che resta intrappolato nel rame è uno ione che la cella non può più utilizzare per immagazzinare energia. Con l'aumentare dei cicli di carica, il problema peggiora. La superficie del rame cambia struttura, si arricchisce di questi “difetti”, che finiscono per intrappolare litio in quantità sempre maggiore. Il risultato è un circolo vizioso irreversibile che riduce progressivamente sia la capacità disponibile sia la durata complessiva della batteria.
Le batterie litio-metallo si distinguono per il materiale dell'anodo, l'elettrodo su cui si depositano gli ioni di litio durante la carica. Al posto della grafite usata nelle batterie di serie di oggi (comprese le LFP che equipaggiano molte auto elettriche attuali), utilizzano litio metallico puro. Questo permette di immagazzinare più energia a parità di peso e ingombro.
Capire con precisione dove e come si perde il litio è un passaggio importante per chi progetta le batterie di nuova generazione, comprese quelle a stato solido che puntano sempre più spesso su anodi in litio-metallo per sfruttarne la maggiore densità energetica. Conoscere questo meccanismo di degrado permette di intervenire trovando soluzioni alternative (per esempio modificando il materiale o il trattamento del collettore) prima che queste tecnologie arrivino sul mercato.
FONTE: Ruhr Universität Bochum
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Dimmi che auto guidi e ti dirò chi sei. Che sia per scelta, esigenza o nessuna delle due, l’auto racconta molto delle persone. Non solo di chi ne fa un manifesto del proprio stile di vita. Daniele scrive di automobili perché raccontano molto del tempo in cui vengono pensate, prodotte e commercializzate. Cambiano forma, alimentazione e nome, ma continuano a dire qualcosa su chi le compra (e chi no). Giornalista pubblicista, racconta il mondo dell’auto cercando di capire cosa comunica davvero, oltre ai CV e ai consumi.