Le batterie a stato solido non contengono parti liquide che potrebbero perdere liquidi o prendere fuoco. Per questa ragione, non necessitano di raffreddamento, e sono considerati molto più sicuri, più affidabile, e più durature rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio. Gli scienziati di Juelich hanno ora introdotto un nuovo concetto che consente correnti fino a 10 volte maggiori durante la carica e la scarica rispetto a quanto precedentemente descritto in letteratura.

La bassa corrente è considerata uno dei maggiori ostacoli nello sviluppo delle batterie a stato solido perché le batterie impiegano un tempo relativamente lungo per caricarsi, di solito da 10 a 12 ore nel caso di una batteria completamente scarica. Il nuovo tipo di cellula che gli scienziati di Jülich hanno progettato, però, impiega meno di un'ora per la ricarica.

"Con i concetti fin qui descritti, erano possibili solo correnti di carica e scarica molto piccole a causa di problemi alle interfacce a stato solido interne. È qui che entra in gioco il nostro concetto basato su una combinazione favorevole di materiali, e l'abbiamo già brevettato, " spiega il dottor Hermann Tempel, capogruppo presso il Juelich Institute for Energy and Climate Research (IEK-9).

Nelle tradizionali batterie agli ioni di litio, viene utilizzato un elettrolita liquido, che di solito contatta molto bene gli elettrodi. Con le loro superfici strutturate, gli elettrodi assorbono il liquido come una spugna, creando un'ampia area di contatto. In linea di principio, due solidi non possono essere uniti senza soluzione di continuità. La resistenza di contatto tra gli elettrodi e l'elettrolita è corrispondentemente elevata. "Al fine di consentire il più grande flusso di corrente possibile attraverso i confini dello strato, abbiamo utilizzato materiali molto simili per produrre tutti i componenti. L'anodo, catodo, e l'elettrolita sono stati tutti realizzati da diversi composti di fosfato per consentire velocità di carica superiori a 3C (a una capacità di circa 50 mAh/g). Questo è dieci volte superiore ai valori altrimenti trovati in letteratura, " spiega Hermann Tempel.

L'elettrolita solido funge da materiale di supporto stabile a cui vengono applicati elettrodi fosfatici su entrambi i lati mediante il processo di serigrafia. I materiali utilizzati sono a prezzi ragionevoli e relativamente facili da lavorare. A differenza delle tradizionali batterie agli ioni di litio, la nuova batteria a stato solido è inoltre ampiamente priva di sostanze tossiche o nocive.

"Nei test iniziali, la nuova cella della batteria era molto stabile su 500 cicli di carica e scarica e conservava oltre l'84 percento della sua capacità originale, " ha detto il dottor Shicheng Yu. "Qui c'è ancora spazio per miglioramenti. Teoricamente, dovrebbe anche essere possibile una perdita di capacità inferiore all'1 per cento, " ha detto Yu, che ha sviluppato e testato la batteria nell'ambito di un programma di finanziamento del China Scholarship Council (CSC) presso lo Jülich Institute for Energy and Climate Research (IEK-9).

Direttore dell'Istituto Prof. Ruediger-A. Eichel è anche convinto dei vantaggi del nuovo concetto di batteria. "La densità di energia è già molto alta intorno ai 120 mAh/g, anche se è ancora leggermente inferiore a quello delle odierne batterie agli ioni di litio, " dice Eichel. Oltre allo sviluppo per l'elettromobilità, il portavoce dell'argomento "stoccaggio delle batterie" nell'Associazione Helmholtz ritiene che le batterie a stato solido verranno utilizzate anche in altri settori in futuro:"Le batterie a stato solido sono attualmente in fase di sviluppo con priorità come accumulo di energia per i veicoli elettrici di prossima generazione. Ma riteniamo inoltre che le batterie a stato solido prevarranno in altri campi di applicazione che richiedono una lunga durata e un funzionamento sicuro, come la tecnologia medica o i componenti integrati nell'area della casa intelligente, "dice Eichel.