Gli ingegneri dell'Università del Maryland hanno sviluppato un mezzo per superare gli ostacoli nello sviluppo di batterie a stato solido, principalmente alta resistenza e bassa capacità. Dott. Eric Wachsman, Direttore del Maryland Energy Innovation Institute e William L. Crentz Centennial Chair in Energy Research, e il suo gruppo hanno infranto queste barriere attraverso la fabbricazione di un'architettura di elettrolita solido microstrutturata basata su un conduttore di litio ceramico drogato Li7La3Zr2O12 (LLZ). Il documento che descrive questa tecnica è stato recentemente pubblicato in Materiali oggi .

Dott. Eric Wachsman, ricercatore capo, notato, "C'è stato un enorme interesse per le batterie a stato solido a causa della loro sicurezza intrinseca e del potenziale per un aumento rivoluzionario della densità di energia mediante l'uso di anodi di metallo al litio. Tuttavia, fino a questo lavoro le densità di corrente del ciclo di litio erano troppo basse per raggiungere tassi di carica e scarica commercialmente validi. Ora che questo è stato raggiunto, il potenziale delle batterie a stato solido può finalmente essere realizzato".

Le strutture a tre strati sono state prodotte attraverso un sistema a basso costo, processo di tapecasting facilmente scalabile. Senza spazi tra i grani, lo strato denso è esente da difetti strutturali, bloccando la crescita del litio dendritico che potrebbe cortocircuitare la cellula e aumentando la resistenza meccanica. La struttura a tre strati LLZ poroso-denso-poroso svolge molteplici funzioni, con conseguente bassa resistenza, struttura meccanicamente forte in grado di cicli del litio ad alta velocità.

Dott. Greg Hitz, CTO di Ion Storage Systems, una società di avvio di batterie fuori dall'UMD, ha anche affermato, "La vasta esperienza del nostro gruppo come elettrochimici e ceramisti ha portato al design a tre strati che riteniamo sia la configurazione ideale per le batterie allo stato solido di prossima generazione. La dimostrazione del ciclo del litio ad alta velocità nella struttura in ceramica a tre strati è stata la realizzazione della nostra visione pluriennale e rappresenta una piattaforma per il litio-zolfo, catodi a strati di ossido, spinelli ad alta tensione, o altre future caratteristiche chimiche della batteria."

La tecnica ha già superato l'obiettivo di densità di corrente DOE Fast-Charge con una grande capacità areale per ciclo, che non è mai stato dimostrato in precedenza per il ciclo del litio negli elettroliti solidi. Il lavoro futuro si concentrerà sull'aumento della capacità di placcatura cumulativa e della frazione di litio passata per ciclo per raggiungere ulteriormente questi obiettivi. Questi risultati offrono un mezzo commercialmente valido per produrre prodotti sicuri, non combustibile, batterie al litio ad alta energia specifica e ad alta densità specifica.