Batterie agli ioni di litio più durature grazie a nuovi studi

Batterie agli ioni di litio più durature grazie a nuovi studi

Fonte immagine: Claudia Niiranen / TUM

Uno studio tedesco ha fatto luce sui meccanismi d'invecchiamento delle batterie agli ioni di litio.

La durata delle batterie agli ioni di litio potrebbe presto aumentare grazie agli studi condotti alla Technical University di Monaco. I ricercatori tedeschi hanno fatto luce sul meccanismo che porta le batterie a invecchiare a ogni nuovo ciclo di ricarica, perdendo gradualmente la loro capacità di stoccaggio dell’energia.

La perdita progressiva della capacità di accumulare energia è il tallone d’Achille della tecnologia. Oggi le batterie agli ioni di litio con anodi in grafite sono utilizzate nelle auto elettriche, negli aerei e in una vasta gamma di apparecchi elettronici. Il loro campo di applicazione in futuro potrebbe ampliarsi ulteriormente a patto di riuscire a produrre batterie più durature ed efficienti.

Finora la scienza non era riuscita a determinare le cause dell’invecchiamento precoce delle batterie agli ioni di litio. Gli scienziati della TUM hanno messo a punto un nuovo metodo per fare luce sulla perdita della capacità di accumulo. I ricercatori tedeschi si sono avvalsi di sofisticati test elettrochimici basati sulla diffrazione dei raggi X, tecniche per la misurazione dell’impedenza e analisi per l’attivazione neutronica.

Dalla ricerca è emerso che il litio nelle batterie con ossido di cobalto-nichel-manganese diminuisce progressivamente durante i cicli di ricarica perché viene impiegato in alcune reazioni collaterali. Questo processo è strettamente influenzato dalla temperatura: a 25°C l’effetto è debole mentre a partire dai 60°C diventa più marcato.

La perdita di capacità si verifica a causa di uno strato protettivo che evita la degradazione dell’anodo, ma consuma litio. I metalli presenti sull’anodo aumentano la conduttività dello strato, accelerando la decomposizione dell’elettrolita.

Secondo gli autori grazie a questa scoperta sarà possibile allungare la durata della vita delle batterie agli ioni di litio, aggiungendo additivi in grado di accelerare la creazione dello strato protettivo o modificando la superficie catodica. I dettagli dello studio sono disponibili sulla rivista specializzata Journal of The Electrochemical Society.

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