Batterie riciclabili per le auto del futuro
Le batterie agli ioni di litio allo stato solido sono le batterie del futuro. Tuttavia, la loro produzione in serie è ancora troppo costosa. L'apertura Eightinks dell'ETH sta sviluppando una tecnologia di produzione per la produzione di massa di nuovi materiali e progetti di batterie. Oltre alla scalabilità della tecnologia, l'obiettivo è anche un'economia circolare completa delle batterie.
Se pensiamo alla nostra mobilità tra 10 anni, immaginiamo veicoli elettrici e quindi un veicolo con una batteria. Tuttavia, le batterie delle auto del futuro non saranno più paragonabili a quelle di oggi, perché i materiali e le tecnologie attualmente utilizzati nelle tradizionali batterie agli ioni di litio stanno raggiungendo i loro limiti in termini di prestazioni. Nuovi materiali e, soprattutto, batterie allo stato solido sono richiesti e oggetto di un'intensa attività di ricerca e sviluppo.
Le batterie allo stato solido hanno il vantaggio di essere più sicure grazie all'assenza di liquidi facilmente infiammabili. Inoltre, consentono l'uso di materiali con una maggiore densità di energia, che permette strati più sottili e quindi una ricarica più rapida. Ciò si traduce anche in un peso inferiore, che rende la batteria allo stato solido ancora più attraente. Tuttavia, i costi elevati e la scalabilità della loro produzione rappresentano attualmente una sfida.
L'apertura dell'ETH Eightinks sta raccogliendo questa sfida e sta facendo un passo avanti. Oltre alla scalabilità economica della propria tecnologia, l'azienda punta a un'economia circolare completa per le batterie allo stato solido agli ioni di litio.
Tecnologia brevettata
Le attuali batterie agli ioni di litio sono tradizionalmente prodotte con il processo "slot-die coating": L'elettrodo viene rivestito su un foglio di metallo (collettore di corrente). L'alumni Paul Baade, dell'ETH, ha sviluppato e brevettato una tecnologia di rivestimento che utilizza il processo "curtain coating". Ciò consente di applicare simultaneamente strati multipli e più sottili. Applicato alle batterie a stato solido, ciò significa che il catodo e l'elettrolita a stato solido possono essere rivestiti in un'unica applicazione. A lungo termine, è addirittura ipotizzabile l'applicazione di tutti gli strati funzionali della batteria, completamente integrati in un'unica fase di processo, consentendo ulteriori riduzioni dei costi e miglioramenti della qualità.
Il processo di Eightinks offre vantaggi decisivi nella produzione:
- Spessore del rivestimento: 10 micrometri o strati ancora più sottili sono possibili alla stessa velocità per migliorare la capacità di ricarica rapida e l'alta densità energetica.
- Design del rivestimento: la strutturazione degli elettrodi e l'integrazione degli strati limite ottimizza il design della batteria per i materiali utilizzati.
- Velocità di produzione: è possibile ottenere un rivestimento 10 volte più veloce rispetto al passato, con una sostanziale riduzione dei costi di produzione.
- Compatibilità: la tecnologia può essere integrata negli impianti di produzione esistenti ed è compatibile con i materiali attuali. Se questi dovessero cambiare in futuro, la tecnologia è abbastanza flessibile da adattarsi, in quanto non dipende da un materiale specifico.
Sostenibilità attraverso un'economia circolare
Per motivi di costo, attualmente solo il 5% circa delle batterie viene riciclato. Solo le materie prime costose, come il cobalto, valgono lo sforzo di riciclaggio. Tuttavia, Eightinks sta sviluppando le sue batterie allo stato solido agli ioni di litio con il chiaro obiettivo di raggiungere un'economia completamente circolare. Per raggiungere questo obiettivo, Eightinks punta al riciclaggio diretto, ossia dovrebbe essere possibile estrarre le singole particelle direttamente dalle batterie e riciclarle invece di fondere tutto e poi filtrare i singoli componenti. In questo modo si elimina un ulteriore passaggio, rendendo il riciclaggio delle batterie molto più efficiente dal punto di vista energetico e dei costi. La tecnologia necessaria a questo scopo è attualmente in fase di sviluppo.
Test di successo in laboratorio
Eightinks è attualmente in fase di costruzione. Fondata lo scorso dicembre, da giugno è uno spin-off ufficiale dell'ETH e sta per allestire il proprio laboratorio. In stretta collaborazione con il produttore di teste di verniciatura TSE Troller e con il Gruppo Bühler per i miscelatori, stanno perfezionando il loro processo. Allo stesso tempo, sono interessati a partnership sui materiali per poter effettuare test approfonditi. Eightinks intravede diverse possibilità per il futuro: dalla concessione in licenza della propria tecnologia, alla produzione in appalto di elettrodi, fino alla produzione in proprio di batterie agli ioni di litio allo stato solido.
Il Dr. Paul Baade è un relatore alla fiera di quest'anno Giornata dell'industria dell'ETH il 6 settembre sull'H?nggerberg e non vede l'ora di accogliere i visitatori interessati al suo stand insieme al suo team.sito esternoIscriviti oggi!
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