Il gruppo di ricerca Empa, guidato da Maksym Kovalenko, sta studiando materiali innovativi per le batterie del futuro, con un focus su elettromobilità e stoccaggio stazionario.
Le batterie per auto elettriche richiedono alta capacità ed elevata velocità di ricarica, mentre le batterie stazionarie devono essere economiche.
Per le batterie di elettromobilità, Empa sta esplorando anodi di litio metallici puri, che permetterebbero di immagazzinare molta più energia in una cella delle stesse dimensioni.
Tuttavia, questo può causare la formazione di dendriti, strutture ramificate che possono cortocircuitare la batteria. L'uso di elettroliti solidi può rallentare la crescita dei dendriti, ma ci sono ostacoli legati alla conduttività ionica e alla formazione di vuoti.
Nel progetto Fraunhofer ICON, i ricercatori di Empa hanno migliorato un promettente elettrolita solido, il litio lantanio zirconio ossido (LLZO), creando una membrana bilaterale con uno strato denso e uno poroso.
Questo permette un'ampia area di contatto tra il litio e l'elettrolita, riducendo la formazione di dendriti. La membrana bilaterale è stata prodotta con un processo semplice, economico e scalabile.
In un progetto di stoccaggio stazionario, per ridurre i costi delle batterie al litio, Empa ha sviluppato un catodo a base di ferro e fluoro, combinando ferro(III) idrossifluoruro con una struttura cristallina chiamata pirocloro.
Questa struttura contiene canali che conducono ioni di litio, migliorando la conduttività. Il risultato è una batteria con prestazioni comparabili a un costo inferiore, aprendo nuove possibilità per batterie economiche e ad alte prestazioni.