I ricercatori di Fraunhofer mirano a sfruttare il potenziale degli anodi in litio-metallo
I ricercatori di due istituti Fraunhofer stanno esplorando nuovi approcci per migliorare le prestazioni e la durata dei sistemi a batteria. Un’idea è utilizzare il litio stesso come materiale anodico attivo negli anodi a litio-metallo, ottenendo così una maggiore capacità specifica nelle celle batteriche.
La sede dell’Fraunhofer IST a Braunschweig.
Immagine: Fraunhofer IST
L’Istituto Fraunhofer per l’ingegneria delle superfici e dei film sottili IST collabora con il Fraunhofer USA Center Midwest al progetto LIMAC, che significa “Strati intermedii di carbonio amorfico per celle batteriche a litio-metallo affidabili”. Il progetto è in corso dal settembre 2025 e si prevede che continui fino all’agosto 2028.
Nell’ambito di LIMAC, i ricercatori stanno esplorando nuovi approcci per migliorare ulteriormente le batterie, con particolare attenzione agli anodi a litio-metallo. Il team ritiene che in questo ambito esista un potenziale ancora inesplorato per lo sviluppo di celle batteriche a maggiore durata, soprattutto per quanto riguarda l’interfaccia tra l’anodo a litio-metallo ed l’elettrolita (solido). Secondo i ricercatori, la stabilità di questa interfaccia è essenziale per ottenere celle batteriche più affidabili e durature.
Per stabilizzare questa interfaccia, gli esperti di Fraunhofer stanno introducendo sottili strati di carbonio amorfico. Nella prima fase, tali strati vengono depositati sui collettori di corrente in rame utilizzando un innovativo processo PVD a laser-arco. “I materiali rivestiti verranno poi testati in celle batteriche e confrontati con celle di riferimento”, spiegano i ricercatori. L’obiettivo è determinare quali proprietà degli strati intermedi siano fondamentali per ottenere l’interfaccia più stabile all’interno della cella batterica. È evidente che lo stabilizzante abbia lo scopo di permettere al litio presente nella cella di funzionare da materiale anodico attivo.
Oltre alle prestazioni tecniche, il progetto esamina anche l’aspetto ecologico e la futura trasferibilità a formati di cellule più grandi. “Da un lato, verrà utilizzata una valutazione del ciclo di vita (LCA) per analizzare i flussi materiali ed energetici rilevanti nonché gli impatti ambientali dell’approccio; dall’altro, verrà sviluppato contemporaneamente un concetto per scalare la tecnologia a cellule di dimensioni maggiori”, spiega il team. In questo modo, il progetto unisce lo sviluppo dei materiali e la ricerca sulle cellule all’analisi ecologica e alle prime riflessioni per una futura espansione.
Il potenziale valore aggiunto per i produttori è evidente: batterie al litio-metallo più potenti e durature potrebbero ridurre il peso dei veicoli elettrici mantenendo elevate densità energetiche. Tuttavia, il progetto LIMAC si trova ancora nella fase di ricerca di base.