La densità energetica delle batterie ternarie al litio sta raggiungendo il limite. Quando le batterie allo stato solido assumeranno questa responsabilità?

Attualmente, lo sviluppo di veicoli puramente elettrici è limitato dalla bassa densità energetica delle batterie. Senza un importante progresso nella densità energetica delle batterie, l'autonomia dei veicoli esclusivamente elettrici non potrà essere migliorata in modo significativo. Lo sviluppo di veicoli esclusivamente elettrici dipenderà solo dal sostegno politico e non avrà slancio di mercato.

Di recente, il Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering dell'Accademia cinese delle scienze ha annunciato che il progetto "All-Solid-State Battery", un progetto nano-pionieristico da esso guidato, ha superato l'approvazione. Questo progresso tecnologico promuoverà l'applicazione su larga scala delle batterie al litio allo stato solido in Cina.

Gli addetti ai lavori hanno affermato che l'attuale densità energetica delle singole celle delle batterie ternarie al litio ha raggiunto il suo limite e che è difficile fare grandi progressi. Per migliorare ulteriormente la densità energetica delle batterie ternarie al litio, è necessario aumentare ulteriormente la percentuale di nichel nella batteria. Tuttavia, quando la percentuale di nichel nella batteria aumenta, la reazione termica al suo interno diventa molto violenta a causa della scarsa stabilità termica dell'alto contenuto di nichel, ponendo un preoccupante problema di sicurezza.

Basandosi sulla tecnologia delle batterie Sanyuanli, è molto difficile raggiungere l'obiettivo di una densità energetica delle batterie di 350 Wh/kg. Pertanto, l'industria spera di affidarsi alle batterie allo stato solido per migliorare ulteriormente la densità energetica delle batterie.

Una batteria allo stato solido è una batteria che utilizza elettrodi solidi ed elettroliti solidi. Il suo elettrolita solido è non infiammabile, non corrosivo, non volatile e a prova di perdite. Funziona bene anche ad alte temperature ed è più sicuro. Le batterie allo stato solido ridurranno notevolmente la probabilità che i veicoli elettrici prendano fuoco.

Sempre più aziende e istituti di ricerca nazionali ed esteri si stanno concentrando sulle batterie al litio allo stato solido. La Volkswagen ha annunciato l'intenzione di sviluppare batterie allo stato solido con un'autonomia di 1.000 km; Toyota Motor prevede di completare la ricerca e lo sviluppo delle batterie allo stato solido nel 2022 e di avviarne la produzione in serie nel 2030.

I materiali elettrolitici costituiscono il fulcro della tecnologia delle batterie al litio allo stato solido. Attualmente, la ricerca sugli elettroliti allo stato solido si concentra principalmente su tre principali tipologie di materiali: polimeri, ossidi e solfuri. I polimeri hanno buone prestazioni ad alta temperatura e hanno già trovato applicazione commerciale; gli ossidi hanno buone prestazioni cicliche e sono adatti per strutture flessibili a film sottile; i solfuri hanno la più alta conduttività elettrica e rappresentano la principale direzione per il futuro.

Tuttavia, le batterie allo stato solido devono ancora affrontare alcune sfide tecniche. Gli elettroliti allo stato solido presentano un'elevata resistenza e pongono sfide tecniche in termini di conduttività, velocità della batteria, efficienza di preparazione della batteria e controllo dei costi. A maggio di quest'anno, Toyota ha espresso la speranza di produrre batterie allo stato solido dopo il 2020, ma se vuole arrivare alla produzione di massa di batterie allo stato solido, dovrà aspettare fino a dopo il 2030.

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