Sviluppo su più larga scala degli elettrodi per le batterie di prossima generazione
Per contribuire a far progredire la mobilità elettrica in Europa, il progetto IntelLiGent(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, sta sviluppando batterie agli ioni di litio sostenibili e ad alta tensione con una maggiore densità energetica, una ricarica più rapida e una maggiore durata del ciclo. Ora, raggiungendo una pietra miliare negli sforzi per aumentare la produzione di nuove celle per batterie, il progetto è riuscito a produrre rotoli di elettrodi ad alto carico senza solventi tossici. Come riportato in un articolo(si apre in una nuova finestra) pubblicato da SINTEF (Norvegia), coordinatore del progetto IntelLiGent, la produzione di elettrodi per batterie è uno dei principali ostacoli allo sviluppo su più larga scala della produzione di celle per batterie ed è fondamentale per consentire all’industria europea di diventare autosufficiente nella fornitura di batterie. Gli strati elettrodici sviluppati nell’ambito di IntelLiGent consistono in catodi di ossido di litio-nichel-manganese (LNMO) e anodi di silicio-grafite. I ricercatori SINTEF che lavorano nell’ambito del progetto sono ora riusciti a scalare la produzione di questi strati di elettrodi fino a rotoli lunghi più di 100 metri, con rivestimenti di elettrodi su due lati e con una precisione di spessore fino a un millesimo di millimetro. In un’ottica di sostenibilità, sia l’anodo che il catodo sono stati lavorati senza l’uso di N-metil-2-pirrolidone, un solvente pericoloso comunemente usato nell’industria delle batterie. Il team del progetto ha invece utilizzato leganti acquosi per preparare gli elettrodi ad alto carico in modo più sostenibile. Questi rotoli di elettrodi saranno tagliati in fogli più piccoli e assemblati in celle a sacchetto multistrato per i test elettrochimici. Alcune celle saranno testate singolarmente e altre saranno utilizzate per assemblare un modulo di batteria più grande. «È un grande risultato per il nostro gruppo», osserva il responsabile del progetto Nils Peter Wagner, ricercatore senior presso SINTEF. «Si tratta di uno dei primi esempi europei di sviluppo su più larga scala di catodi LNMO trattati con acqua ad alto carico e anche di una delle prime produzioni migliorate di elettrodi in Norvegia. Speriamo che questo possa essere una scintilla necessaria per la ricerca norvegese sulle batterie per passare alla produzione industriale di celle a livello locale».
Ci vuole cooperazione
A questo risultato hanno contribuito diversi partner del progetto IntelLiGent. L’azienda danese Topsoe ha fornito il materiale LNMO per i catodi, mentre il produttore norvegese Vianode ha fornito il materiale anodico in silicio-grafite. Il gruppo responsabile dei polimeri di SINTEF ha contribuito a trovare nuove soluzioni di leganti per entrambi gli impasti degli elettrodi, mentre l’Istituto austriaco di tecnologia ha contribuito alla miglioramento di queste diverse chimiche di elettrodi. Successivamente, Millor Energy Solutions in Spagna preparerà un modulo di batteria con le celle assemblate da questi elettrodi, un passo importante per dimostrare il potenziale della tecnologia. «Lo sviluppo su più larga scala degli elettrodi per batterie non è banale, e soprattutto la lavorazione a base di acqua con carichi elevati si è dimostrata molto impegnativa», commenta l’autore. «Si tratta di una pietra miliare importante per il progetto, poiché la qualità dell’elettrodo si riflette direttamente sulla qualità delle celle della batteria che saranno assemblate nei prossimi mesi». Per dare ulteriore impulso allo sviluppo di batterie più performanti in Europa, il progetto IntelLiGent (Innovative and Sustainable High Voltage Li-ion Cells for Next Generation (EV) Batteries) ha sviluppato due strumenti digitali per ottimizzare la progettazione delle batterie e semplificare l’archiviazione e l’analisi dei dati della ricerca sulle batterie. Il primo strumento, PyBOP(si apre in una nuova finestra), è un pacchetto di modellizzazione che fornisce metodi per stimare e ottimizzare i parametri del modello di batteria. Il secondo è IntelLiGent Battery Knowledge Navigator(si apre in una nuova finestra), una piattaforma avanzata progettata per la gestione e l’analisi dei dati della batteria. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto IntelLiGent(si apre in una nuova finestra)
