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18 Giugno 2024
13:58

TDK sviluppa un nuovo materiale per le batterie a stato solido: perché è una svolta importante

Il materiale per le batterie a stato solido messo a punto da TDK ha una densità di energia 100 volte superiore rispetto alle altre prodotte dall'azienda di Tokyo. Potrebbe migliorare di molto la sicurezza e la durata delle batterie per dispositivi indossabili. Gli ostacoli da superare per la produzione in massa sono però ancora molti.

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TDK sviluppa un nuovo materiale per le batterie a stato solido: perché è una svolta importante
batteria stato solido TDK
Credit: TDK

La società giapponese TDK, tra i leader mondiali nella produzione di batterie di piccole dimensioni, ha sviluppato un nuovo materiale che promette una svolta nel campo delle batterie a stato solido, potenzialmente in grado – così dichiara l'azienda con base a Tokyo – di portare a una nuova generazione di batterie con una densità di energia di ben 1000 wattora per litro, 100 volte maggiore delle attuali batterie a stato solido prodotte da TDK. L'importanza di questo numero sta nel fatto che rende possibili batterie in grado di accumulare più energia in uno spazio più piccolo. L'azienda non fornisce dettagli sul materiale in questione: al momento si sa solo che è solido, «a base di ossidi» e che verrà usato in batterie in ceramica con anodi in lega di litio. Secondo TDK, questa tecnologia consentirà di realizzare batterie ricaricabili più piccole, più durature e più sicure rispetto alle batterie al litio tradizionali, da usare per dispositivi indossabili (auricolari wireless, smartwatch, apparecchi acustici ecc.) e per sostituire le batterie a moneta (che non sono ricaricabili) in conformità con le normative UE, con un notevole vantaggio ambientale. Secondo Noboru Saito, amministratore delegato di TDK, «il materiale per batterie a stato solido appena sviluppato può dare un contributo significativo alla trasformazione energetica della società»; aggiunge poi che «continueremo lo sviluppo finalizzato a una commercializzazione quanto prima».

La notizia è stata accolta come una potenziale svolta rivoluzionaria proprio perché le batterie a stato solido promettono un grande passo in avanti in campo energetico. Concettualmente queste sono batterie agli ioni di litio come quelle tradizionali, con la cruciale differenza che l'elettrolita (cioè il materiale che permette il movimento degli ioni durante le fasi di carica e di scarica) non è liquido ma solido. Questo ha svariati vantaggi: una maggiore densità di energia (cioè la quantità di energia che può essere accumulata per unità di volume o di massa), un processo di carica più rapido (circa 5 volte rispetto alle batterie tradizionali), una durata maggiore (per via della maggiore stabilità elettrochimica) e una maggiore sicurezza. In particolare, le batterie a stato solido sono più sicure perché gli elettroliti liquidi sono generalmente infiammabili e possono esplodere: una rottura anche piccola nell'involucro della batteria può quindi essere molto rischioso.

Ecco perché c'è tanta attenzione sulle batterie a stato solido: evita tutti quei rischi per i dispositivi che devono stare in contatto diretto con il nostro corpo, e la loro elevata densità di energia permette alle batterie di essere molto più piccole e leggere e al tempo stesso di essere ricaricate molto più raramente e velocemente rispetto alle batterie a elettroliti liquidi.

C'è da dire che al momento la tecnologia delle batterie a stato solido è ancora in fase di sviluppo e ha molti ostacoli da superare. Per adesso, queste batterie vengono prodotte in piccole dimensioni perché i processi di produzione sono molto complessi e costosi. Ci sono poi questioni ingegneristiche: per esempio, nel caso specifico di TDK il materiale ceramico usato dall'azienda renderebbe molto fragili batterie di dimensioni più grandi, per smartphone o per veicoli elettrici. Al momento avere grandi batterie a stato solido è una sfida tecnologica e ingegneristica che dobbiamo ancora superare, ma gli sforzi sono ingenti perché questo potrebbe portare a una vera e propria rivoluzione nel campo della mobilità elettrica, dove autonomia e durata della vita delle batterie sono fondamentali per ridurre al minimo l'impatto ambientale. Aziende automobilistiche come Toyota, Nissan e Honda stanno puntando molto sulle batterie a stato solido con elettroliti a base di zolfo, più adatti per accumulatori abbastanza grandi da alimentare automobili. Al momento ci sono però ancora diversi problemi ed è impossibile prevedere quando queste tecnologie potrebbero entrare nella fase di produzione di massa.

TDK si sta impegnando per impiegare il nuovo materiale sviluppato in batterie a stato solido in grado di essere prodotte in massa, lavorando parallelamente ad aumentare la capacità delle batterie e l'intervallo di temperature operative.

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Filippo Bonaventura
Content editor coordinator
Ho una laurea in Astrofisica e un Master in Comunicazione della Scienza allla SISSA di Trieste. La prima mi è servita per imparare come funziona ciò che ci circonda, la seconda per saperlo raccontare. Che poi sono due cose delle tre che amo di più al mondo. Del resto, a cosa serve sapere qualcosa se non la condividi con qualcuno? La divulgazione per me è questo: guidare nel viaggio della curiosità e del mistero. Ah, la terza cosa è il pianoforte e la musica in ogni sua forma.
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