Questi miglioramenti non hanno precedenti nello sviluppo delle batterie, dove le modifiche alla composizione in genere portano a miglioramenti compresi tra il 5% e il 10%. Prolungare la durata delle batterie dei veicoli elettrici (EV) non solo ridurrebbe la quantità di rifiuti che finiscono nelle discariche o negli impianti di riciclaggio, ma attenuerebbe anche la pressione ambientale associata all'estrazione di nichel e cobalto.
Tuttavia, la pressione deve essere quella giusta: se è troppo alta o troppo bassa, le batterie si guastano. I ricercatori hanno costruito un dispositivo personalizzato per mantenere la pressione sulla batteria entro questo intervallo "ideale", senza ricorrere ad alcun processo chimico specializzato. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Energy.
Nella loro forma più semplice, le batterie agli ioni di litio sono costituite da un anodo, un catodo e un elettrolita. Durante ogni ciclo di carica e scarica, gli ioni di litio si spostano dall'anodo al catodo e viceversa. Questo fa sì che la batteria si espanda e si contragga fisicamente, quasi come se respirasse.

"Le batterie in genere non gradiscono questo ciclo di carica e scarica", ha affermato il professor Michael De Volder del Dipartimento di Ingegneria di Cambridge, che ha co-diretto la ricerca. "Gran parte del lavoro per migliorare le batterie agli ioni di litio è svolto da chimici e fisici, ma come ingegnere meccanico, volevo anche indagare il ruolo della meccanica".

Per studiare questo aspetto, De Volder e i suoi colleghi hanno costruito un dispositivo che comprime un tipo di batteria nota come "cella a sacco" utilizzando dei "soffietti" pneumatici: minuscoli cuscinetti riempiti d'aria che agiscono come un morsetto autoregolante. I soffietti mantengono una pressione costante, mentre un sensore monitora le minime variazioni di volume durante la carica e la scarica della batteria.
"Abbiamo semplicemente acquistato batterie commerciali e ne abbiamo testato la durata a diverse pressioni", ha spiegato De Volder. "Non abbiamo dovuto modificare nulla in termini di composizione dell'elettrolita o degli elettrodi".
Hanno scoperto che la pressione del soffietto deve essere nell'intervallo "ottimale": circa 12,5 bar, circa quattro volte la pressione standard delle tradizionali batterie a bottone. Al di fuori di questo intervallo, le batterie si guastano più rapidamente. Se la pressione è troppo alta, può causare la formazione di placche di litio sull'anodo, mentre se è troppo bassa, può provocare la rottura del catodo.

"Abbiamo scoperto che quando la pressione viene mantenuta relativamente costante durante ogni ciclo di carica e scarica, la durata complessiva della batteria migliora significativamente", ha spiegato De Volder. "Se la pressione è eccessiva, l'anodo ne risente negativamente. Se non è sufficiente, il catodo inizia a degradarsi. I nostri esperimenti hanno identificato il punto ottimale di pressione per le batterie".

I risultati, sebbene ancora in fase iniziale, potrebbero avere importanti implicazioni per il mercato dei veicoli elettrici in rapida crescita, in particolare per il mercato delle auto usate. "Più a lungo dura il prodotto, meno volte sarà necessario riciclare i materiali", ha affermato De Volder. "E, al momento, siamo molto carenti nel riciclo delle batterie".
Inoltre, batterie per veicoli elettrici più durevoli potrebbero ridurre il volume di materie prime che devono essere estratte, spesso in condizioni estremamente precarie, per produrre nuove batterie. “Abbiamo sviluppato una soluzione per auto elettriche più pulite, ma dobbiamo assicurarci che, in cambio, non stiamo causando nuovi disastri ecologici in altre parti del mondo”, ha affermato De Volder. “Se potessimo ridurre un po’ la pressione su queste attività minerarie, sarebbe un altro grande vantaggio”.
La tecnologia è stata testata su scala di laboratorio, ma dovrà essere scalata per le applicazioni commerciali delle batterie. Cambridge Enterprise, il braccio innovativo dell’Università, ha richiesto un brevetto.

La ricerca è stata parzialmente finanziata dal Consiglio europeo della ricerca, dalla Faraday Institution e dall’Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), che fa parte di UK Research and Innovation (UKRI). Michael De Volder è Fellow del St John’s College di Cambridge.

Riferimento:
Heng Wang, Rui Wang et al. The interaction between cell pressure, mechanical expansion, and degradation pathways in NMC-graphite lithium-ion batteries. Nature Energy (2026). DOI: 10.1038/s41560-026-02087-6