I ricercatori dell’Università del Maryland hanno scoperto un metodo semplice per prolungare in modo significativo la durata delle batterie agli ioni di litio, una tecnologia fondamentale che alimenta qualsiasi cosa, dagli smartphone ai veicoli elettrici. La chiave sta in un sottile aggiustamento chimico che incoraggia la formazione di uno strato protettivo sul catodo della batteria, qualcosa che in precedenza era considerato estremamente difficile.
Il problema delle batterie agli ioni di litio
Le batterie agli ioni di litio si degradano nel tempo a causa della decomposizione chimica all’interno dell’elettrolita, il liquido che consente agli ioni di spostarsi tra gli elettrodi. Attualmente sull’anodo negativo si forma naturalmente uno strato protettivo che lo stabilizza. Ma il catodo positivo, che opera in condizioni più reattive, tradizionalmente subisce una degradazione più rapida perché l’elettrolita si rompe prima che si possa formare un rivestimento protettivo stabile. Ciò limita la longevità e le prestazioni della batteria.
La soluzione: scomposizione guidata degli elettroliti
Il team, guidato da Chunsheng Wang, ha utilizzato una reazione presa in prestito dalla chimica organica per “guidare” la rottura dell’elettrolita. Invece di una degradazione casuale, l’elettrolita alterato si rompe in modo controllato, costruendo uno strato protettivo stabile sul catodo. Questo strato protegge il catodo da ulteriori rotture, migliorando notevolmente la durata della vita.
“Guidando il modo in cui l’elettrolita si scompone a livello molecolare, siamo stati in grado di controllare con precisione lo strato protettivo che si forma sul catodo”, spiega Xiyue Zhang, un ricercatore post-dottorato del progetto.
Prestazioni personalizzabili: potenza e longevità
Fondamentalmente, questo approccio non è una soluzione valida per tutti. Il livello risultante può essere ottimizzato. Uno strato più spesso significa maggiore protezione e maggiore durata, ideale per applicazioni in cui la stabilità è fondamentale. Uno strato più sottile consente reazioni elettrochimiche più rapide, massimizzando la potenza e la produzione di energia. Questa flessibilità significa che le batterie possono essere ottimizzate per esigenze specifiche.
Implicazioni nel mondo reale
Gli esperti ritengono che questa modifica potrebbe essere facilmente integrata nei processi di produzione delle batterie esistenti. Michel Armand, del CIC energiGUNE, un centro di ricerca sullo stoccaggio dell’energia in Spagna, sottolinea l’uso di “procedure chimiche consolidate”, suggerendo che la sicurezza e la scalabilità non dovrebbero essere i maggiori ostacoli.
L’esatto aumento della durata della batteria resta da determinare attraverso ulteriori test, ma Wang è ottimista. “Si tratta di una modifica relativamente semplice alle batterie esistenti”, afferma, suggerendo un percorso realistico verso l’implementazione a livello di consumatore dopo approfondite valutazioni di sicurezza.
Questo aggiustamento chimico rappresenta un passo semplice ma potenzialmente trasformativo verso uno stoccaggio energetico più duraturo ed efficiente, affrontando un limite fondamentale dell’attuale tecnologia agli ioni di litio.
