Batterie al litio: ecco quella resistente al fuoco e alle esplosioni
Un team di ricerca del Division of Energy & Environmental Technology del Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), guidato dal ricercatore Kim Jae-hyun, ha sviluppato una batteria al litio metallico con un “elettrolita solido a triplo strato”. Questa innovazione migliora significativamente la sicurezza antincendio e prolunga la durata della batteria, rendendola una soluzione promettente per veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia su larga scala.
La ricerca è stata pubblicata su Small (testo in inglese).
Le batterie con elettroliti polimerici solidi tradizionali presentano limitazioni strutturali che ostacolano il contatto ottimale tra gli elettrodi e non risolvono il problema dei dendriti, formazioni dendritiche di litio che si verificano durante i cicli di carica e scarica. I dendriti rappresentano un rischio critico per la sicurezza, poiché la loro crescita irregolare può danneggiare le connessioni della batteria e causare incendi o esplosioni.
Per affrontare questi problemi, il team ha sviluppato una struttura elettrolitica a triplo strato, in cui ogni strato ha una funzione specifica che migliora la sicurezza e l’efficienza della batteria. L’elettrolita incorpora “decabromodifenile etano (DBDPE)” per prevenire incendi, “zeolite” per aumentare la resistenza dell’elettrolita e un’alta concentrazione di un sale di litio, “bis(trifluorometansolfonil)imide di litio (LiTFSI)”, per facilitare il rapido movimento degli ioni di litio.
L’elettrolita solido a triplo strato presenta uno strato centrale robusto che aumenta la resistenza meccanica della batteria, mentre le superfici esterne morbide garantiscono un eccellente contatto con l’elettrodo, facilitando il movimento degli ioni di litio. Ciò consente un trasferimento energetico più rapido ed efficace, prevenendo la formazione di dendriti.
Gli esperimenti hanno dimostrato che la batteria sviluppata dal team ha mantenuto circa l’87,9% delle sue prestazioni dopo 1.000 cicli di carica e scarica, evidenziando un notevole miglioramento in termini di durata rispetto alle batterie tradizionali, che tipicamente mantengono il 70-80% delle loro prestazioni. Inoltre, la batteria è in grado di autoestinguersi in caso di incendio, riducendo significativamente il rischio di incendi. Questa tecnologia è applicabile in vari settori, dai piccoli dispositivi come smartphone e dispositivi indossabili, ai veicoli elettrici e ai sistemi di accumulo di energia su larga scala.
