Attualmente, le batterie agli ioni di litio sono la soluzione più diffusa per l'alimentazione mobile. In alcune applicazioni, però, raggiunge i suoi limiti. Ciò vale soprattutto per la mobilità elettrica, dove si desiderano veicoli leggeri e compatti con ampia autonomia. Le batterie al litio possono essere un'alternativa. Sono caratterizzati da un'elevata densità di energia, il che significa che immagazzinano molta energia per massa o volume. Ancora, la stabilità è un problema, perché i materiali degli elettrodi reagiscono con i sistemi elettrolitici convenzionali.

I ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) e dell'Helmholtz Institute Ulm for Electrochemical Energy Storage (HIU) hanno ora trovato una soluzione. Come riportato in Joule , hanno utilizzato una nuova promettente combinazione di materiali. Un povero di cobalto, catodo stratificato ricco di nichel (NCM88) raggiunge un'elevata densità di energia. Con il solito applicato, elettrolita organico disponibile in commercio (LP30), però, la stabilità lascia molto a desiderare. La capacità di stoccaggio diminuisce con l'aumentare del numero di cicli. Professor Stefano Passerini, Direttore di HIU e Responsabile del Gruppo Elettrochimica per Batterie, spiega il motivo:"Nell'elettrolita LP30, le particelle si rompono sul catodo. Dentro queste crepe, l'elettrolita reagisce e danneggia la struttura. Inoltre, uno spesso strato muschioso contenente litio si forma sull'anodo." Per questo motivo, gli scienziati hanno utilizzato un non volatile, scarsamente infiammabile, elettrolita liquido ionico a doppio anione (ILE). "Con l'aiuto di ILE, le modifiche strutturali sul catodo ricco di nichel possono essere ridotte in modo significativo, " afferma il dott. Guk-Tae Kim dell'Electrochemistry for Batteries Group di HIU.

Capacità 88% dopo 1000 cicli

I risultati:la batteria al litio-metallo con il catodo NCM88 e l'elettrolita ILE raggiunge una densità di energia di 560 wattora per chilogrammo (Wh/kg), in base al peso totale dei materiali attivi. La sua capacità di archiviazione iniziale è di 214 milliampere ore per grammo (mAh g ^-1 ) del materiale del catodo. Dopo 1000 cicli, Viene mantenuto l'88 per cento della capacità. L'efficienza coulombiana media, cioè., il rapporto tra scarica e capacità di carica, è 99,94 per cento. Poiché la batteria è caratterizzata da un'elevata sicurezza, i ricercatori hanno compiuto un passo importante verso la mobilità a emissioni zero.