Batterie allo stato solido: le soluzioni per gestire lo stress
Un team di ricercatori del MIT è riuscito per la prima volta a studiare la formazione di dendriti all’interno delle batterie al litio metallico, ed è riuscito ad offrire due soluzioni per gestire il problema.
Le batterie agli ioni di litio a stato solido sono una delle soluzioni più promettenti per quanto riguarda l’accumulo elettrochimiche. Questi dispositivi utilizzato un anodo di litio metallico in combinazione con un elettrolita ceramico e si distinguono per essere piccole, leggere e compatte. Inoltre, presentano alta densità di energia e cicli di vita superiori ai prodotti in commercio.
Purtroppo, queste unità di stoccaggio presentano un problema, ossia l’alta sensibilità allo stress. Infatti, durante i cicli di ricarica, capita che si formino dei dendriti sulla superficie del catodo, ossia delle minuscole formazioni aghiformi che possono penetrare nell’elettrolita solido e mandare in cortocircuito la cella.
Tuttavia, un gruppo di ricercatori del MIT e della Brown University negli Stati Uniti, guidato dal professor Yet-Ming Chiang, è riuscito a studiare ciò che avviene all’interno della cella e come si formano i dendriti.
Lo studio del MIT
Il team di studiosi ha usato una elettrolita solido trasparente e ha scoperto che la crescita dei dendriti è dovuta alle sollecitazioni meccaniche nell’elettrolita solido e non a fattori elettrochimici. Durante la carica e la scarica, infatti, lo spostamento degli ioni di litio modifica il volume degli elettrodi e se sono presenti dei difetti microscopici sull’elettrolita, l’aumento del volume fa sì che la pressione su quest’ultimi causi delle crepe che a loro volta contribuiscono alla formazione dei filamenti aghiformi.
Gli scienziati hanno dimostrato di essere in grado di manipolare direttamente la crescita dei dendriti semplicemente applicando una pressione all’elettrolita. Ciò non ne impedisce la formazione ma permette di indirizzare questi elementi affinché rimangano paralleli agli lettori e non attraversino la cella. Un altro approccio potrebbe essere quello di drogare il materiale con atomi che lo lascino in uno stato di stress permanente.
