La scoperta della batteria flessibile allo stato solido porta un aumento della densità energetica dell'86% per 1.300 miglia con una carica

Le batterie allo stato solido stanno gradualmente uscendo dalla fase di ricerca per passare ai prototipi e alla produzione di bassi volumi produzione linee di produzione a basso volume.

Alcune aziende importanti come CATL, Toyota, Samsung, BYDmercedes e altri, hanno fissato al 2027 il momento cruciale in cui rilasceranno i primi veicoli elettrici di produzione con vere batterie allo stato solido.

Ciò significa un elettrolita solido, a differenza delle soluzioni ibride semi-solide presenti in auto come la NIO ET7 con un elettrolita al 95% solido e al 5% liquido. Le batterie interamente allo stato solido annunciate finora offrono una densità energetica di circa 400 Wh/kg, con un potenziale teorico di 500 Wh/kg. Si tratta di una densità più che doppia rispetto a quella delle batterie LFP più diffuse, presenti in tutti i veicoli elettrici del mercato di massa, fino alla popolare stazione elettrica Anker Solix, attualmente disponibile con uno sconto di oltre il 50% nell'elenco Amazon Prime Big Deal.

Oltre a raddoppiare l'autonomia con una carica nello stesso ingombro, le batterie allo stato solido sono anche intrinsecamente più sicure, in quanto presentano componenti meno reattivi rispetto a quelle con elettrolita liquido infiammabile. Una vera batteria allo stato solido, tuttavia, è piuttosto costosa, in quanto l'elettrolita deve essere fuso con l'elettrodo ad alta pressione e temperatura, con conseguente indebolimento del contatto tra gli strati e diminuzione dell'efficienza di trasporto degli ioni di litio.

Questo impedisce alle batterie allo stato solido di realizzare il loro pieno potenziale, quindi i ricercatori metallurgici dell'Accademia delle Scienze cinese hanno sviluppato una soluzione rivoluzionaria di elettrolita per batterie allo stato solido.

Hanno eliminato il "solido" dall'elettrolita a stato solido, basandosi su un polimero flessibile che presenta gruppi etossici e catene di zolfo corte e attive, progettate per aumentare la conduttività degli ioni e fondersi con il catodo su scala molecolare.

L'elettrolita polimerico risultante in un catodo composito non solo ha aumentato la densità energetica della cella a stato solido di ben l'86%, grazie alla diminuzione della resistenza di trasferimento, ma può anche piegarsi. Infatti, il sistema flessibile di batterie allo stato solido può resistere a 20.000 movimenti di flessione, avanzando la sua resistenza agli urti e il suo profilo di sicurezza rispetto alle batterie allo stato solido al solfuro convenzionali, come quelle che Samsung o Toyota si stanno preparando a commercializzare nel 2027.

Un tale aumento della densità energetica significherebbe essenzialmente che la Mercedes EQB con una vera batteria allo stato solido, attualmente in fase di test di autonomia, potrebbe essere in grado di percorrere più di 1.300 miglia con una singola carica. Inoltre, una batteria allo stato solido con un elettrolita polimerico flessibile aumenterebbe la durata di vita e la sicurezza dei veicoli elettrici, se potesse essere prodotta su scala sufficiente a ridurre i costi di produzione a un livello competitivo.