ENEA ha stampato per la prima volta batterie agli ioni di litio e sodio utilizzando la tecnica “rotocalco”, molto diffusa nel settore del packaging e nella stampa di giornali, riviste e valuta.
Alcuni dei risultati di queste applicazioni sono stati pubblicati su Batteries e potrebbero aprire la strada a una produzione di batterie più economica e sostenibile, grazie a un ridotto consumo di materiali e di energia. Questa tecnica, infatti, abbina alta produttività a un’elevata qualità di stampa, ideale per la produzione di batterie ricaricabili di piccole dimensioni per l’elettronica portatile e indossabile.
L’attività è stata finanziata da Ricerca di Sistema Elettrico 2019-2021 e 2022-2024 e Mission Innovation, con nuovi finanziamenti previsti anche nel Piano triennale della Ricerca di Sistema Elettrico 2025-2027.
«Il processo è particolarmente utile per la realizzazione di strati funzionali sottili e uniformi su ampie superfici, nonché per lo studio di nuovi materiali, in cui il metodo di deposizione è tanto cruciale quanto il materiale stesso», spiega la coordinatrice dello studio Maria Montanino, ricercatrice del Laboratorio ENEA Tecnologie e dispositivi per l’accumulo elettrochimico del Dipartimento Tecnologie energetiche e fonti rinnovabili.
La necessità di utilizzare inchiostri molto diluiti ha reso finora la stampa rotocalco poco interessante per il settore delle batterie: ma i ricercatori ENEA sono riusciti ad ottenere un’elevata qualità di stampa grazie allo sviluppo di inchiostri con il giusto equilibrio tra viscosità e carico di massa.
Dopo aver stampato elettrodi per batterie al litio, i ricercatori di ENEA hanno esteso la tecnica anche alle batterie agli ioni di sodio, un’alternativa promettente grazie all’abbondanza e al basso costo di questo elemento rispetto al più costoso e ‘critico’ litio. In questo ambito, è stata sperimentata anche la produzione di anodi con stampa rotocalco utilizzando come materiale il carbonio duro.
«Abbiamo scelto questo materiale per le sue caratteristiche di resistenza e stabilità che sono essenziali per prolungare la vita delle batterie. Macinato a lungo (circa 3 ore), questo materiale acquisisce una struttura più uniforme che migliora il processo di carica/scarica della batteria.
Questo significa che per migliorare ancora, dovremo continuare a lavorare sul materiale e sulla porosità dello strato stampato per incrementare l’efficienza del processo di ossido-riduzione, ossia di carica e scarica. Continueremo a perfezionare materiali e prestazioni, puntando anche a facilitare l’implementazione della stampa rotocalco nella produzione industriale di batterie ricaricabili», conclude Montanino.
