Nuova tecnologia per estendere la capacità delle batterie al litio, fino a 12.000 cicli

Sebbene la ricerca sulle nuove generazioni di batterie prosegua incessantemente, le batterie agli ioni di litio restano protagoniste nei dispositivi di uso quotidiano. Uno dei principali problemi alla base di questa tecnologia, tuttavia, consiste nel progressivo degrado delle celle, che porta a una riduzione delle prestazioni e della capacità nel tempo. Ora, un team di ricercatori dell’Università di Fudan (Shanghai, Cina), guidato da Peng Huisheng e Gao Yue, ha sviluppato un metodo innovativo per rigenerare le batterie al litio esauste, con il potenziale di estendere significativamente la loro vita utile.

Un trattamento speciale che permette di rigenerare le batterie al litio

Lo studio, pubblicato su Nature, descrive l’impiego di una molecola trasportatrice di litio, il trifluorometansolfinato di litio (LiSO₂CF₃), che funge da “farmaco di precisione” per le batterie. Questo composto, sotto forma di una polvere bianca, viene disciolto in una soluzione elettrolitica e introdotto nelle batterie al litio degradate.

L’elemento chiave di questa tecnologia è il processo elettrochimico che si verifica quando si applica una tensione alla batteria trattata: il LiSO₂CF₃ si scompone, liberando ioni di litio che si reintegrano nel materiale dell’elettrodo. Questo meccanismo consente di recuperare la capacità persa e ripristinare l’efficienza della batteria senza necessità di sostituire componenti essenziali.

Efficienza e implicazioni del nuovo metodo

Uno degli aspetti più rivoluzionari della ricerca è l’estensione del ciclo di vita delle batterie trattate. Nei test condotti dal team di accademici, le batterie al litio-ferro-fosfato (LiFePO₄) trattate con questa tecnica hanno mostrato una capacità di ricarica estesa fino a 12.000 cicli. A titolo di confronto, le batterie dei veicoli elettrici attuali tendono a esaurire il loro ciclo vitale dopo circa 1.500 cicli di ricarica.

Secondo Gao Yue, la batteria trattata con il metodo sviluppato dal suo tempo ha perso solo il 4% delle prestazioni dopo quasi 12.000 cicli. Ciò significa che, in un’auto elettrica con una routine di due ricariche al giorno, la batteria potrebbe durare fino a 18 anni, rispetto ai soli 2,7 anni di vita media con le tecnologie attuali.

Sfide e prospettive future

Nonostante l’entusiasmo suscitato dai risultati ai quali si è pervenuti, la tecnologia presenta alcune sfide da superare prima di un’adozione su larga scala. Per esempio, il processo di rigenerazione richiede che le batterie siano progettate con meccanismi di reintegrazione dell’elettrolita e sistemi di sfiato per il rilascio dei sottoprodotti gassosi (SO₂, HCF₃, C₂F₆) generati durante la reazione. Ciò rappresenta un evidente ostacolo ai fini dell’implementazione nei dispositivi elettronici di consumo: attualmente, infatti, le batterie di tali prodotti non sono ingegnerizzate in maniera tale da prevedere interventi di manutenzione.

Tuttavia, per le applicazioni di accumulo energetico su larga scala e per i veicoli elettrici, la tecnologia potrebbe offrire un’alternativa sostenibile, riducendo la necessità di estrazione di nuove risorse di litio e abbattendo la quantità di rifiuti elettronici generati ogni anno.