ENEA ha compiuto un importante passo avanti nella produzione di batterie agli ioni di litio e sodio, utilizzando per la prima volta la tecnologia rotocalco, una tecnica di stampa largamente impiegata nell’industria del packaging e nella produzione di giornali e valuta. Questo approccio innovativo potrebbe rendere la produzione di batterie più economica e sostenibile, riducendo il consumo di materiali ed energia.
I risultati della ricerca, pubblicati sulla rivista Batteries, dimostrano che la stampa rotocalco permette di ottenere batterie ricaricabili di alta qualità e su larga scala, ideali per dispositivi elettronici portatili e indossabili. Lo studio è stato finanziato dai progetti Ricerca di Sistema Elettrico 2019-2021 e 2022-2024 e da Mission Innovation, con ulteriori investimenti previsti nel Piano Triennale della Ricerca di Sistema Elettrico 2025-2027.
Batterie stampate: una nuova frontiera tecnologica
Il processo rotocalco si distingue per la capacità di realizzare strati sottili e uniformi su superfici ampie, rendendolo particolarmente utile per la produzione di batterie ad alte prestazioni. Secondo Maria Montanino, coordinatrice dello studio presso il Laboratorio ENEA Tecnologie e Dispositivi per l’Accumulo Elettrochimico, la tecnica permette di migliorare l’efficienza della deposizione dei materiali attivi, un aspetto cruciale per il funzionamento delle batterie.
Uno degli ostacoli principali all’uso della stampa rotocalco nel settore delle batterie era la necessità di utilizzare inchiostri molto diluiti, con conseguente bassa resa del materiale attivo. I ricercatori ENEA hanno superato questa limitazione sviluppando inchiostri ottimizzati, con il giusto equilibrio tra viscosità e carico di massa, garantendo una stampa di alta qualità.
Batterie agli ioni di sodio: una soluzione sostenibile
Dopo aver ottenuto ottimi risultati con le batterie al litio, ENEA ha esteso la tecnologia anche alle batterie agli ioni di sodio, considerate un’alternativa promettente grazie alla maggiore disponibilità e al minor costo del sodio rispetto al litio.
Uno degli aspetti più innovativi della ricerca è stata la produzione di anodi con stampa rotocalco utilizzando carbonio duro come materiale attivo. Questo materiale è stato scelto per la sua resistenza e stabilità, due caratteristiche fondamentali per migliorare la durata delle batterie.
“Abbiamo lavorato sulla macinazione del carbonio duro per circa tre ore, ottenendo una struttura più uniforme che migliora l’efficienza della batteria nel ciclo di carica e scarica”, spiega Montanino. “Per ottimizzare ulteriormente il processo, continueremo a lavorare sulla porosità dello strato stampato, migliorando l’efficienza dell’ossido-riduzione e facilitando l’applicazione industriale della stampa rotocalco nella produzione di batterie ricaricabili”.
Verso una produzione industriale più efficiente
Grazie a questa innovazione, ENEA punta a rendere più scalabile la produzione di batterie, riducendo i costi e migliorando l’impatto ambientale del settore. L’applicazione della stampa rotocalco rappresenta un importante passo avanti verso una produzione sostenibile, con un minor consumo di materiali critici e un processo più efficiente dal punto di vista energetico.
Questa tecnologia potrebbe presto trovare applicazione non solo nel settore dell’elettronica di consumo, ma anche in quello delle batterie per l’accumulo di energia rinnovabile, contribuendo a uno sviluppo energetico più sostenibile e innovativo.
