Batterie realizzate con la stampa rotocalco: ENEA al lavoro per sviluppare la nuova tecnologia

La tecnica della stampa rotocalco consente di combinare alta produttività e qualità di stampa

ENEA ha compiuto un importante passo avanti nella produzione di batterie agli ioni di litio e sodio, utilizzando per la prima volta la tecnica della stampa rotocalco. Questo metodo, ampiamente diffuso nell’industria del packaging e nella stampa di giornali, riviste e valuta, potrebbe aprire la strada a una produzione di batterie più economica e sostenibile, grazie al ridotto consumo di materiali ed energia. Alcuni dei risultati di questa innovativa applicazione sono stati pubblicati sulla rivista scientifica "Batteries".

La tecnica della stampa rotocalco consente di combinare alta produttività e qualità di stampa, caratteristiche ideali per la realizzazione di batterie ricaricabili di piccole dimensioni, destinate all’elettronica portatile e ai dispositivi indossabili. Il progetto è stato finanziato nell’ambito del programma Ricerca di Sistema Elettrico per i periodi 2019-2021 e 2022-2024, con ulteriori investimenti previsti nel Piano triennale della Ricerca di Sistema Elettrico 2025-2027 e all'interno dell'iniziativa Mission Innovation.

“La stampa rotocalco si rivela particolarmente efficace nella produzione di strati funzionali sottili e uniformi su superfici ampie, un aspetto cruciale nello sviluppo di nuovi materiali per batterie”, spiega Maria Montanino, ricercatrice del Laboratorio ENEA Tecnologie e dispositivi per l’accumulo elettrochimico, appartenente al Dipartimento Tecnologie energetiche e fonti rinnovabili.

Un’innovazione che supera i limiti della stampa tradizionale

Tradizionalmente, l’utilizzo della stampa rotocalco nel settore delle batterie è stato limitato dalla necessità di inchiostri molto diluiti, che ne compromettevano la qualità. Tuttavia, i ricercatori di ENEA sono riusciti a superare questa difficoltà sviluppando formulazioni di inchiostro con un equilibrio ottimale tra viscosità e carico di massa, ottenendo così una stampa ad alta definizione e con proprietà funzionali avanzate.

Dopo il successo nella stampa di elettrodi per batterie al litio, la ricerca si è estesa alle batterie agli ioni di sodio, un’alternativa particolarmente promettente per via dell’abbondanza e del basso costo del sodio rispetto al litio, considerato un materiale critico e costoso. Un’ulteriore innovazione ha riguardato l’utilizzo del carbonio duro per la produzione di anodi con stampa rotocalco.

“Abbiamo scelto il carbonio duro per la sua resistenza e stabilità, caratteristiche essenziali per garantire una maggiore durata delle batterie”, spiega Montanino. “Attraverso un lungo processo di macinazione (circa tre ore), il materiale assume una struttura più uniforme, migliorando così l’efficienza del ciclo di carica e scarica della batteria. Il nostro obiettivo ora è ottimizzare ulteriormente la porosità dello strato stampato per incrementare le prestazioni elettrochimiche”.