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- ELETTRONICA OGGI 442 - GENNAIO/FEBBRAIO 2015
cientemente elevata per garantire una buona ve-
locità di risposta fra i due elettrodi, ed è perciò che
le ricerche si focalizzano sul favorire la conduttivi-
tà nell’elettrolita solido e quindi nell’individuare un
elettrolita solido con le caratteristiche più adatte
per spostare rapidamente gli ioni di litio. Un altro
difetto degli elettroliti liquidi è che favoriscono la
formazione di accumuli di residui sugli elettro-
di che, con il passare del tempo, fanno gradual-
mente deperire le prestazioni delle batterie e a ciò
va aggiunto che di litio non ce n’è tantissimo nel
pianeta e perciò il suo prezzo potrebbe prima o poi
diventare poco conveniente.
Tutto ciò spiega il perché del clamore e delle nu-
merose ricerche finalizzate a scoprire un nuo-
vo elettrolita solido con o senza litio. Molto ci si
aspetta dai compositi ottenuti con nanoparticelle
ceramiche ionicamente conduttive, che possono
essere inserite come granelli di sabbia in qualsiasi
geometria e offrire insieme prestazioni, affidabilità
e sicurezza. Questi nanomateriali possono servire
sia come elettroliti solidi al posto degli attuali sali
di litio immersi in solventi liquidi, sia come elettro-
di e a tal proposito si stanno sperimentando catodi
granulari metallici da sostituire agli attuali ossidi
metallici e soprattutto anodi di grafene nettamen-
te superiori nelle prestazioni agli attuali anodi di
carbonio e dotati di un’affidabilità e una durata di
vita straordinariamente più lunga, anche rispetto a
quelli più innovativi fatti con litio puro. Tuttavia, le
Solid-State Battery (SSB) potranno diventare com-
petitive in tutti i numerosi settori applicativi che le
attendono solo quando i processi di ottenimento
dei polimeri solidi con cui realizzare l’elettrolita e
gli elettrodi scenderanno ancora un po’ nei costi
e saranno in grado di garantire una conduttività
ionica abbastanza stabile, ma non manca molto
perché qualche soluzione è già pronta e a quanto
pare riesce davvero nell’intento di offrirci batterie
più capienti, più sicure e più ecologiche.
Reticoli cubici 10 volte più efficienti
I ricercatori dell’
Oak Ridge National Laborato-
ry
hanno sperimentato con successo un nuovo
materiale granulare, che hanno chiamato LLZO
perché fatto con litio (Li), lantanio (La), zirconio
(Zr) e ossigeno (O) ed è caratterizzato da una
conduttività ionica di 10-4 S cm-1 e da una strut-
tura reticolare cubica che consente di immagaz-
zinare elevate quantità di energia nell’utilizzo
come elettrolita solido. La composizione esatta è
Li7La3Zr2O12, mentre la densità di energia im-
magazzinabile è di circa 2,450 Wh/kg, ovverosia
circa dieci volte maggiore rispetto a quella delle
attuali batterie. Oltre a essere duttile e confor-
mabile alle geometrie dei contenitori, LLZO ha il
vantaggio di una grande stabilità che può sop-
portare anche nelle sostanze fortemente basiche
con pH fino a 14 e perciò può favorire il passag-
gio degli ioni senza alcun incrostamento degli
elettrodi.
TECH-FOCUS
BATTERIE
Fig. 2– I recenti progressi nellenanotecnologie consentonodi sperimentarenuovimateria-
li compositi che possono servire come elettroliti ed elettrodi solidi
Fig. 3 – Offrono una densità di energia accumulabile dieci volte superiore agli ioni di
litio i nuovi reticoli granulari di LLZO sperimentati negli OakRidgeNational Laboratory