Auto elettriche con più autonomia e batterie che durano di più: è questa la potenzialità di un nuovo elettrodo al silicio per nuove batterie al litio più potenti, stabili e sostenibili. La novità arriva da uno studio pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology guidato dal Dott. Xuekun Lu della Queen Mary University of London al quale ha partecipato anche l’Università di Pisa con il professore Antonio Bertei del Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale.
“Questo risultato – spiega Bertei – apre la strada ad un utilizzo massiccio ed economicamente fattibile del silicio nelle batterie al litio, molto di più di quanto si faccia attualmente. In altre parole, si può aumentare la percentuale di silicio nelle batterie andando così ad aumentare significativamente l’autonomia dei veicoli elettrici, senza compromettere la durata della batteria stessa. La soluzione da noi proposta è affidabile ma è necessario portarla ad una scala industriale, con test di durata più estesi, prima di poter essere commercializzata”.
Il cuore dell’innovazione è un anodo a doppio strato con un alto contenuto di silicio, capace di immagazzinare molta più energia rispetto agli anodi tradizionali in grafite. Finora, infatti, l’uso del silicio nelle batterie era stato limitato perché il materiale tende a espandersi durante la ricarica, causando rapida degradazione. Il nuovo design consente invece di contenere queste deformazioni, mantenendo intatta la struttura interna e garantendo stabilità anche dopo numerosi cicli di carica e scarica.
“Il silicio può accumulare fino a dieci volte più energia della grafite, ma finora non era stato possibile utilizzarlo in modo stabile – continua il Bertei – Con questa architettura a doppio strato siamo riusciti a superare il limite principale, realizzando un elettrodo ad alte prestazioni e compatibile con i processi industriali”.
Lo studio, durato oltre due anni e mezzo, è stato finanziato da enti britannici come l’Engineering and Physical Sciences Research Council, la Faraday Institution e la Royal Academy of Engineering. L’Ateneo è l’unico partner italiano insieme ad altri centri di eccellenza internazionali fra cui University College London, Università di Oxford, Manchester University, Imperial College London e la Beijing University of Technology.
Il contributo dell’ateneo pisano ha riguardato l’analisi dei dati elettrochimici e alla modellazione dei meccanismi di degradazione, fornendo la base teorica per la comprensione del comportamento del materiale durante la ricarica.
La scoperta prosegue un percorso di ricerca già avviato da Bertei con il collega Marco Lagnoni, che due anni fa avevano pubblicato su Nature Communications uno studio dedicato alla ricarica rapida delle batterie al litio.
“I due risultati – conclude Bertei – affrontano da prospettive complementari i principali limiti delle auto elettriche: l’autonomia e i tempi di ricarica. Insieme, rappresentano un passo decisivo verso batterie più efficienti, durature e sostenibili”.
