I ricercatori cinesi hanno compiuto un passo avanti significativo nella tecnologia delle batterie al litio, raggiungendo una densità energetica di 700 wattora per chilogrammo (Wh/kg). Questa innovazione risolve i limiti di lunga data della chimica degli elettroliti, rimodellando potenzialmente il panorama dello stoccaggio dell’energia per veicoli elettrici, applicazioni aerospaziali e per climi freddi.
Superare le limitazioni esistenti
Le tradizionali batterie agli ioni di litio si affidano a solventi a base di esteri di carbonato per dissolvere i sali di litio. Sebbene efficaci, questi solventi presentano degli inconvenienti: richiedono grandi volumi, ostacolando ulteriori aumenti della densità energetica, e le loro forti interazioni con gli ioni di litio rallentano il trasferimento di carica, in particolare in ambienti freddi (dove le prestazioni scendono sotto i -50°C).
Per aggirare questi problemi, il gruppo di ricerca – guidato dal professor Zhao Qing (Università di Nankai), dall’accademico Chen Jun e dal ricercatore Li Yong (Shanghai Institute of Space Power Sources) – ha progettato una nuova classe di elettroliti utilizzando solventi idrocarburici fluorurati. Questi solventi consentono una dissoluzione più efficiente dei sali di litio con una migliore bagnabilità, riducendo il volume complessivo dell’elettrolita necessario. L’interazione più debole tra litio e fluoro accelera inoltre il trasferimento di carica, anche a temperature estremamente basse.
Principali risultati e prestazioni
Le batterie al litio di nuova concezione raggiungono 700 Wh/kg a temperatura ambiente, un aumento sostanziale rispetto alle attuali offerte commerciali. Fondamentalmente, mantengono prestazioni di quasi 400 Wh/kg a -50°C, risolvendo una delle principali sfide operative per le batterie utilizzate in climi rigidi.
Secondo il professor Zhao Qing, l’innovazione è incentrata sulla manipolazione della densità elettronica del fluoro e della struttura della molecola del solvente per ottimizzare la dissoluzione del sale di litio. Questo approccio produce batterie con un’elevata densità di energia e una resistenza superiore alle temperature fredde.
Implicazioni e contesto
Questa ricerca è significativa perché le attuali batterie all’avanguardia, come la serie Qilin di CATL, raggiungono un picco di circa 250-255 Wh/kg a livello di sistema. Sebbene la cifra di 700 Wh/kg si riferisca probabilmente alla cella stessa, rappresenta un passo importante verso il superamento delle capacità della tecnologia odierna. Infatti, molti progetti di batterie a stato solido attualmente in fase di sviluppo faticano a superare i 400 Wh/kg.
La conseguenza è chiara: questa ricerca ha effettivamente portato la densità energetica delle tradizionali batterie al litio nel regno delle alternative avanzate allo stato solido.
Se scalata in modo efficace, questa innovazione potrebbe aumentare notevolmente l’autonomia e le prestazioni dei veicoli elettrici, alimentare la robotica di prossima generazione e sbloccare nuove possibilità per le operazioni aerospaziali e in ambienti estremi. Questo sviluppo sottolinea il crescente dominio della Cina nella tecnologia delle batterie e suggerisce un potenziale cambiamento nel mercato globale dello stoccaggio dell’energia.
