Progetto: Advanced Methods for PROcessing of Solid-State Electrolyte and Cathode materials for high energy-density Li-metal batteries in automotive applications - FISA 2024 - 00228 - Decreto Concessione Prot.18583_25nov25 - Resp. Scient. Prof. Andrea Paolella
ProgettoL’elettrificazione del settore automobilistico sta guidando la ricerca accademica e industriale su dispositivi avanzati di accumulo di energia, con i produttori di veicoli ibridi e completamente elettrici che puntano a batterie ad alta densità energetica con un costo inferiore a 100 €/kWh. Sia gli sforzi industriali sia quelli accademici hanno individuato possibili strategie per raggiungere questo obiettivo, concentrandosi sullo sviluppo di batterie basate su catodi ad alta energia, anodi in litio metallico ed elettroliti allo stato solido. Tuttavia, queste tecnologie presentano ancora diverse sfide e non è stata ancora raggiunta una sinergia efficace tra i componenti.
Uno dei principali ostacoli è lo sviluppo di metodi per la lavorazione in ambiente acquoso dei materiali catodici, con l’obiettivo di eliminare l’uso di solventi tossici, ridurre i costi e migliorare la sostenibilità ambientale. Un’altra sfida consiste nel migliorare la stabilità, le prestazioni e la producibilità degli elettroliti allo stato solido. Una terza sfida, fondamentale, è garantire che catodi ed elettroliti allo stato solido funzionino efficacemente quando combinati nel sistema finale, superando il principale ostacolo della compatibilità superficiale per facilitare la migrazione e la diffusione ionica. I catodi ad alto contenuto di nichel sono sensibili all’umidità, limitando la loro processabilità in acqua, mentre gli elettroliti allo stato solido affrontano difficoltà di commercializzazione a causa di prestazioni insufficienti e di metodi produttivi ancora immaturi.
Il progetto qui proposto mira a sviluppare un design innovativo di batteria completamente allo stato solido, dimostrando un approccio alternativo e sostenibile all’industrializzazione di batterie allo stato solido ad alta densità energetica con litio metallico per applicazioni automobilistiche a elevato TRL. Ciò sarà ottenuto tramite la funzionalizzazione superficiale delle particelle di materiale attivo a base di nichel-manganese-cobalto del litio e l’utilizzo di elettroliti allo stato solido polimerizzabili in situ, sviluppati per garantire un’elevata compatibilità elettrochimica superficiale.
Uno dei principali ostacoli è lo sviluppo di metodi per la lavorazione in ambiente acquoso dei materiali catodici, con l’obiettivo di eliminare l’uso di solventi tossici, ridurre i costi e migliorare la sostenibilità ambientale. Un’altra sfida consiste nel migliorare la stabilità, le prestazioni e la producibilità degli elettroliti allo stato solido. Una terza sfida, fondamentale, è garantire che catodi ed elettroliti allo stato solido funzionino efficacemente quando combinati nel sistema finale, superando il principale ostacolo della compatibilità superficiale per facilitare la migrazione e la diffusione ionica. I catodi ad alto contenuto di nichel sono sensibili all’umidità, limitando la loro processabilità in acqua, mentre gli elettroliti allo stato solido affrontano difficoltà di commercializzazione a causa di prestazioni insufficienti e di metodi produttivi ancora immaturi.
Il progetto qui proposto mira a sviluppare un design innovativo di batteria completamente allo stato solido, dimostrando un approccio alternativo e sostenibile all’industrializzazione di batterie allo stato solido ad alta densità energetica con litio metallico per applicazioni automobilistiche a elevato TRL. Ciò sarà ottenuto tramite la funzionalizzazione superficiale delle particelle di materiale attivo a base di nichel-manganese-cobalto del litio e l’utilizzo di elettroliti allo stato solido polimerizzabili in situ, sviluppati per garantire un’elevata compatibilità elettrochimica superficiale.