Nuova scoperta: materiali ad alta conducibilità per batterie allo stato solido
Un team di ricercatori dell’Università Tecnica di Monaco ha recentemente individuato una classe di materiali con una straordinaria conducibilità, superiore alla media, che potrebbe rivoluzionare la creazione di batterie allo stato solido ad alte prestazioni.
Le batterie a stato solido rappresentano una tecnologia innovativa che sfrutta un elettrolita solido al posto degli elettroliti liquidi presenti nelle batterie al litio.
Le tradizionali batterie al litio contengono agli elettrodi un ossido di litio metallico, come ad esempio l’ossido di litio-cobalto (LiCoO2). Al catodo vi sono gli ossidi di litio-metallo, mentre all’anodo ci sono composti di litio-carbonio.
Nel processo di funzionamento di una batteria al litio avvengono reazioni di ossidoriduzione, con una semireazione di riduzione al catodo e una di ossidazione all’anodo.
Le batterie al litio presentano però problemi relativi a perdite e/o corrosioni agli elettrodi, che ne limitano le prestazioni.
Le batterie allo stato solido, necessarie per superare i principali problemi delle batterie con elettroliti liquidi, richiedono l’uso di elettroliti solidi ad alta conducibilità ionica, al fine di limitare la caduta di tensione agli elettrodi.
Queste nuove batterie allo stato solido sono composte da un anodo costituito da varie sostanze, un catodo realizzato con ossidi a base di litio e fosfati e un separatore di natura ceramica o polimerica, che funge anche da elettrolita. Tuttavia, i materiali attualmente utilizzati non soddisfano appieno le aspettative a causa della lenta diffusione degli ioni litio attraverso materiali solidi.
La scoperta da parte dei ricercatori dell’Università Tecnica di Monaco si concentra su un materiale con un’elevata conducibilità ionica, composto da fosforo, alluminio e una percentuale relativamente elevata di litio. Questo nuovo composto, e le sue variazioni con silicio e stagno al posto dell’alluminio, sono stati il focus di approfonditi studi condotti con sofisticate apparecchiature a diffrazione neutronica, che hanno consentito di comprendere il motivo dell’elevata conduttività di questi nuovi materiali per batterie allo stato solido. La particolare disposizione degli spazi liberi nel reticolo cristallino di questi materiali permette infatti agli ioni di muoversi in modo uniforme in tutte le direzioni.
Questa innovativa scoperta potrebbe aprire nuove strade nello sviluppo di batterie allo stato solido ad alte prestazioni, aprendo la strada a dispositivi più efficienti e sicuri per l’energia mobile.
