Una svolta che potrebbe cambiare le regole del gioco nel mondo delle batterie allo stato solido arriva da LG Energy Solution, che ha annunciato lo sviluppo di una cella capace di sfruttare finalmente il potenziale dello zolfo come materiale catodico. Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature Communications, nasce dal lavoro del Frontier Research Lab, il laboratorio congiunto gestito insieme alla UC San Diego e alla Pritzker School of Molecular Engineering dell’Università di Chicago. E i numeri parlano chiaro: una densità energetica che potrebbe arrivare a valori quasi doppi rispetto alle migliori batterie agli ioni di litio oggi sul mercato.
Lo zolfo, va detto, non è certo un materiale nuovo nel radar dei ricercatori. Costa poco, è abbondante in natura e sulla carta offre prestazioni straordinarie come componente del catodo. Il problema, però, è sempre stato lo stesso: durante i cicli di carica e scarica si generano sottoprodotti solubili che degradano rapidamente il catodo, rendendo la batteria inutilizzabile nel giro di poco. Una specie di promessa bellissima ma impossibile da mantenere. Almeno fino ad ora.
Come funziona la soluzione trovata dal team di ricerca
Il gruppo di lavoro ha deciso di affrontare il nodo alla radice, eliminando l’elettrolita liquido e sostituendolo con uno solido. Sembra semplice detto così, ma il passaggio ha richiesto un lavoro enorme di ingegnerizzazione. Togliendo di mezzo il liquido, sparisce anche l’ambiente in cui avviene la dissoluzione dei composti responsabili del degrado. Il risultato? Una capacità misurata di circa 1500 mAh/g, vicinissima al limite teorico dello zolfo che si attesta a 1675 mAh/g. Numeri che fino a poco tempo fa sembravano irraggiungibili fuori da un laboratorio.
La cella sviluppata da LG Energy Solution opera a una tensione massima di circa 2,5 V, con un valore nominale tra 1,8 e 2 volt. Tradotto in termini pratici, questo si potrebbe convertire in una densità energetica compresa tra 500 e 600 Wh/kg. Per dare un’idea del contesto, le migliori batterie agli ioni di litio usate oggi nel settore automotive si fermano a circa 250/300 Wh/kg. Il salto è significativo, quasi impressionante.
I numeri della batteria e le prospettive industriali
Entrando nel dettaglio della composizione, il catodo della batteria allo stato solido di LG Energy Solution è fatto per il 30% da zolfo, il 50% da elettrolita solido e il restante 20% da carbonio. I test condotti a 25°C hanno mostrato che dopo 140 cicli completi di carica e scarica la cella mantiene ancora l’87% della capacità originale. Non è ancora al livello di durata richiesto per un’auto elettrica di serie, certo, ma rappresenta un punto di partenza solido.
Aspetto fondamentale: la tecnologia non è rimasta confinata alle classiche celle a bottone da laboratorio. Il team ha verificato il funzionamento anche su celle a sacchetto (le cosiddette pouch cells), quelle che si avvicinano di più al formato utilizzato nell’industria reale. Un passaggio che conferma la fattibilità pratica e allontana questa ricerca dal territorio della pura speculazione accademica.
Da LG Energy Solution hanno commentato sottolineando come questo risultato confermi la possibilità concreta di superare i limiti delle attuali batterie agli ioni di litio proprio grazie al catodo in zolfo. La strada indicata dall’azienda coreana punta su tre pilastri: sicurezza, densità energetica e competitività sui costi, il tutto supportato dalla collaborazione tra industria e mondo accademico. Se questi numeri verranno confermati su scala più ampia, la batteria allo stato solido con zolfo potrebbe davvero rappresentare il prossimo grande capitolo nell’evoluzione dell’accumulo di energia.
