Progetto Si-DRIVE

Silicon Alloying anodes for high energy Density batteries comprising lithium Rich cathodes and safe Ionic liquid based electrolytes for enhanced High VoltagE performance
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Acronym: 
Si-DRIVE
Funding type: 
EU Programmes
Programma Quadro UE: 
HORIZON 2020
Duration: 
1 January 2019 to 31 January 2023
ENEA Project Leader: 
Giovanni Battista Appetecchi
Personnel: 
Elisabetta Simonetti
Mariangela Bellusci
Status: 
ongoing

Il progetto Si-DRIVE propone la realizzazione di batterie ricaricabili per trazione elettrica costituite da un anodo di Silicio, un elettrolita (liquido o solido) a base di liquidi ionici e un catodo a base di ossidi misti Ni-Mn. Gli obiettivi (in termini di prestazioni) sono: densità di energia pari a 350-400 Wh/kg (contro i 160 Wh/kg delle attuali litio-ione commerciali) a livello di cella, 1000 cicli di vita con una ritenzione di capacità > 80% al millesimo ciclo, regime di corrente di carica fino a 6C (10 minuti).

Tali obiettivi potranno essere conseguiti grazie all’elevata capacità degli anodi di silicio (> 2000 mAh/g contro 370 mAh/g della grafite impiegata nelle litio-ione commerciali) e dall’elevato potenziale operativo (circa 4.7 V contro 4.2 V) dei materiali catodici. Inoltre, questi ultimi sono privi di cobalto, un elemento presente tra i cosiddetti “Critical Raw Materials” da sostituire a motivo della sua tossicità, elevato costo e notevole fluttuazione del prezzo di mercato. L’assenza di cobalto, unitamente all’impiego di acqua per preparare sia i catodi che gli elettroliti, è un indubbio vantaggio in termini di sostenibilità, impatto ambientale e costo. La presenza di liquidi ionici, quali principali componenti elettrolitici, e la contemporanea assenza di fasi (liquide) organiche pericolosamente volatili e infiammabili, risolverebbe gran parte dei problemi di sicurezza presenti in tali sistemi. Inoltre, la possibilità di realizzare elettroliti polimerici (che incorporano liquidi ionici) e, pertanto, batterie allo stato solido, costituirebbe un ulteriore vantaggio da un punto di vista tecnologico.

Attualmente, lo stato dell’arte di tali sistemi si collocano a TRL3: Si-DRIVE si propone di portarlo sino a TR5. I materiali, i processi di sintesi da affrontare e gli obiettivi preposti sono molto innovativi e ambizioni, rendendo il progetto ad alto rischio ma anche ad elevato impatto.