Cina, sviluppata batteria al litio semi-solida che mantiene oltre l'85% di capacità a -34 °C

Un team del Dalian Institute of Chemical Physics dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS) ha sviluppato una batteria al litio a stato liquido-solido (definita anche semi-solida) progettata per operare in condizioni di freddo estremo.

Nei test condotti a Mohe, nella provincia di Heilongjiang, nel nord-est della Cina, il sistema ha mantenuto oltre l'85% della capacità effettiva dopo più di otto ore a –34 °C, senza ricorrere ad alcun isolamento termico esterno.

La sperimentazione, guidata dall'accademico Chen Zhongwei e con Zhang Meng come responsabile tecnico del programma sulle batterie a bassa temperatura, ha incluso prove sul campo con droni industriali. Dopo la permanenza prolungata a -34 °C, la batteria ha alimentato un drone di classe industriale in voli di lunga durata e simulazioni di missione multiple, validando la continuità dell'erogazione energetica in condizioni ambientali critiche.

Secondo i ricercatori, il risultato è stato ottenuto combinando tre elementi chiave: una formulazione di elettrolita ottimizzata per basse temperature, un separatore funzionale liquido-solido e un sistema di gestione dell'energia basato su intelligenza artificiale. L'integrazione di questi componenti mira a mitigare uno dei principali limiti delle batterie agli ioni di litio convenzionali: il drastico calo di attività elettrochimica sotto i -20 °C, che può tradursi in perdite di capacità tra il 50% e l'80% o, nei casi più estremi, nell'impossibilità di avvio.

Nel confronto riportato dai ricercatori, i pacchi agli ioni di litio tradizionali destinati ai veicoli elettrici possono conservare tra il 20% e il 50% della capacità a -20 °C e spesso non riescono ad avviarsi a -34 °C. La soluzione semi-solida sviluppata dal CAS, invece, ha superato l'85% di capacità residua a –34 °C nei test su droni e robotica.

Il sistema è "plug-and-play", quindi utilizzabile senza ulteriori sistemi di riscaldamento o coibentazione, caratteristica che potrebbe semplificare l'integrazione in piattaforme già esistenti.

Le prime applicazioni dimostrative riguardano droni per ispezioni industriali, prevenzione incendi boschivi, controllo di linee elettriche e comunicazioni di emergenza in aree ad alta quota o soggette a inverni rigidi. I ricercatori indicano inoltre potenziali sviluppi in ambito robotico, nelle operazioni logistiche stagionali e nei dispositivi elettronici 3C.

Guardando al settore automotive, l'architettura liquido-solida viene indicata come potenzialmente rilevante per i veicoli elettrici destinati ai mercati ad alta latitudine, dove le basse temperature incidono in modo significativo su autonomia e affidabilità. Tuttavia, l'adozione su pacchi batteria da centinaia di kWh richiederà ulteriori fasi di validazione, test di sicurezza e integrazione con i sistemi di gestione termica dei veicoli.

La tecnologia si trova attualmente in una fase dimostrativa. I prossimi passi riguarderanno la scalabilità industriale, la verifica a lungo termine dell'affidabilità e l'eventuale integrazione in piattaforme automotive e sistemi energetici di maggiore capacità.

Se confermata su larga scala, la soluzione potrebbe contribuire a migliorare l'operatività di apparecchiature scientifiche e industriali in ambienti estremi, ampliando le possibilità di impiego di batterie al litio in regioni caratterizzate da condizioni climatiche proibitive.