Batterie a stato solido, potenzialità e incognite

Ha fatto scalpore la notizia della start up californiana TeraWatt Technology  che annuncia di aver messo a punto celle per batterie a stato solido con un’efficienza del 50% superiore a quelle tradizionali agli ioni di litio. E’ un’innovazione credibile? Può essere l’attesa svolta per tutto l’ecosistema della mobilità elettrica. E in che misura? Abbiamo girato queste domande a Jusef Hassoun, professore del Dipartimento di scienze chimiche e farmacologiche dell’Università di Ferrara, alla guida di uno dei più avanzati team di ricerca italiani sulle batterie. Ecco la sua risposta.

Così la pensa Jusef Hassoun di UniFe

Le notizie fin qui rese pubbliche sulla tecnologia messa a punto da TeraWatt non consentono ancora di esprimere una valutazione compiuta sulle prospettive industriali di questa innovazione. In linea di principio le celle per batterie a stato solido presentano una serie di vantaggi che potrebbero giustificare i dati diffusi dall’azienda.

Elettroliti sottili e leggeri 

I vantaggi teorici sono numerosi. Gli elettroliti allo stato solido possono essere prodotti in forma molto sottile (strati vetrosi) riducendo il peso delle celle e il loro tempo di ricarica. Sono caratterizzati da costi potenzialmente bassi per l’abbondanza dei materiali utilizzati durante la produzione. Sono estremamente sicuri dato il loro stato solido che assicura bassa infiammabilità e maggiore resistenza durante eventuali surriscaldamenti. Inoltre, lo stato fisico solido di questi elettroliti potrebbe permettere, a differenza degli elettroliti liquidi convenzionali, di utilizzare chimiche diverse dei materiali elettrodici caratterizzate da un crescente contenuto energetico, (come lo zolfo, l’ossigeno e il litio metallico). 

I problemi? Dendriti e fragilità

I punti deboli  delle batterie a stato solido sono la possibile formazione di dendriti di litio sulla superfice dell’anodo, escrescenze metalliche potenzialmente capaci di perforare l’elettrolita fino a raggiungere il catodo provocando un cortocircuito. Oppure l’ eventuale fragilità meccanica dato il loro stato “vetroso”. Il primo problema di solito impone di limitare la corrente di carica. Il  secondo necessita di accorgimenti produttivi che potrebbero aumentare i costi. Sulle soluzioni adottate per risolvere questi problemi TeraWatt non ha fornito dettagli. Il mondo scientifico ha ipotizzato diverse soluzioni che variano dal parziale uso di polimeri elastici nella configurazione di cella, fino al cambio della natura degli elettrodi utilizzando materiali che limitano la formazione di dendriti di litio. Per esempio carboni di varia natura (Grafene, Nanotubi, etc.) o leghe (Stagno, Silicio).

Ma con nuovi materiali….

Inoltre, gli elettroliti solidi potrebbero permettere di sfruttare a pieno una nuova generazione di materiali catodici lamellari sostituiti con contenuto di litio incrementato.  Ciò permetterebbe di avere un elevato grado di intercalazione e, quindi, alta capacità.  Si vedrà se sono queste le soluzioni adottate da TeraWatt nelle sue celle per batterie a stato solido. E come queste soluzioni, per ora sconosciute, possano essere compatibili con i vincoli tecnologici, industriali ed economici di una produzione industriale su larga scala.