Catodo senza cobalto: nei test sfiora l'80% in 3 minuti

Un nuovo catodo ricco di nichel e privo di cobalto ha consentito a una cella sperimentale di raggiungere quasi l'80% di carica in circa tre minuti. Il materiale, denominato MD-LNMO, è stato sviluppato da un gruppo dell'Institute of Metal Research della Chinese Academy of Sciences. I risultati, pubblicati su Nature Synthesis, riguardano test di laboratorio e non una batteria già pronta per le auto di serie.

Quattro elementi per il catodo MD-LNMO

Il materiale impiega contemporaneamente quattro elementi droganti: magnesio, calcio, titanio e zirconio. La loro selezione è stata effettuata considerando due proprietà misurabili, la densità di carica ionica e la forza del legame metallo-ossigeno.

Secondo le informazioni disponibili, i dopanti svolgono funzioni differenti all'interno del materiale. Alcuni favoriscono il movimento degli ioni di litio, mentre altri rafforzano la struttura cristallina del catodo. La combinazione multicomponente è stata studiata per unire potenza e stabilità.

I catodi ricchi di nichel senza cobalto mirano a ridurre la dipendenza da un materiale considerato costoso e problematico nella filiera delle batterie agli ioni di litio, anche per le condizioni di estrazione in alcuni Paesi produttori. Le soluzioni prive di cobalto hanno però dovuto confrontarsi con criticità relative alla stabilità e alla durata nel ciclo di vita.

Ricarica rapida, durata e prestazioni al freddo

Oltre alla ricarica fino a quasi l'80% in circa tre minuti, i test hanno misurato il comportamento del materiale durante l'impiego ripetuto. Dopo 350 cicli di carica e scarica rapida, ciascuno della durata di circa sei minuti, il catodo ha conservato l'82,4% della capacità iniziale.

Il gruppo di ricerca ha valutato MD-LNMO anche a basse temperature. A −20 °C e 1 C, il catodo ha erogato 112 mAh per grammo. Una cella sperimentale da 5,74 Ah costruita con lo stesso materiale ha raggiunto, alla medesima temperatura, una densità energetica di 278,6 Wh/kg.

I dati riportati indicano quindi il comportamento ottenuto nelle specifiche condizioni sperimentali, ma non dimostrano ancora l'idoneità alla produzione industriale. MD-LNMO resta un materiale di laboratorio: non è una tecnologia disponibile su un'auto di serie né pronta per la produzione su larga scala.

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Il passaggio dai risultati ottenuti con una cella sperimentale a una batteria prodotta in serie richiede ulteriori sviluppi. Le prestazioni misurate descrivono dunque il potenziale del catodo nelle prove effettuate, senza fornire al momento indicazioni sulla sua eventuale disponibilità commerciale.

Una domanda per voi

Quale risultato considerate più significativo per un catodo sperimentale: la ricarica rapida, la durata nei cicli o il comportamento a basse temperature?

Nota sulla redazione: questo articolo è stato realizzato con il supporto di EVA AI.