Il modo più comune per far immagazzinare più energia a una batteria è cambiarne la chimica: nuovi materiali attivi, nuovi elettroliti, nuove combinazioni catodo-anodo. Il Fraunhofer ISE (Istituto Fraunhofer per i Sistemi a Energia Solare, Friburgo) ha invece ottenuto un risultato equivalente lavorando su un parametro molto più semplice e trasversale a qualunque chimica: lo spessore degli elettrodi. Il 9 settembre 2026 l'istituto tedesco ha reso pubblico un risultato ottenuto insieme a partner di ricerca e industria: aumentando lo spessore del rivestimento degli elettrodi dai tradizionali 100-200 micrometri fino a 800 micrometri, le celle immagazzinano dal 10 al 15% di energia in più a parità di peso, un guadagno verificato su tre chimiche diverse — litio-ione, sodio-ione e zinco-ione — senza toccare i materiali attivi.
TRL 4-6 — Dimostrazione/prototipo: prototipi su linea di produzione semi-automatizzata per il litio-ione, validazione di laboratorio per sodio-ione e zinco-ione; nessun prodotto commerciale
Impatto potenziale: alto
Il problema: i collettori di corrente sono peso morto
In una cella a batteria, il materiale attivo (quello che effettivamente immagazzina energia elettrochimica) non è mai da solo: ogni strato di elettrodo deve essere depositato su un collettore di corrente, un sottile foglio metallico — tipicamente rame per l'anodo, alluminio per il catodo — che ha l'unico compito di condurre la corrente verso i terminali della cella. Il collettore non immagazzina energia, ma pesa e occupa spazio: più sono sottili i singoli strati di elettrodo, più strati (e quindi più collettori) servono per raggiungere una certa capacità complessiva, e più cresce la quota di peso "morto" della cella. È un problema che riguarda allo stesso modo litio-ione, sodio-ione e le altre chimiche in sviluppo, il che rende una soluzione architetturale come questa potenzialmente applicabile in modo trasversale, a differenza di un nuovo materiale attivo che funziona solo per la chimica per cui è stato progettato.
Come funziona: elettrodi quattro volte più spessi
Il team guidato da Oliver Fitz, responsabile del gruppo Tecnologia delle Celle a Batteria del Center for Electrical Energy Storage di Fraunhofer ISE, ha portato lo spessore del rivestimento degli elettrodi dai 100-200 micrometri considerati standard fino a 800 micrometri. "Siamo riusciti ad aumentare lo spessore del rivestimento dell'elettrodo dai tradizionali 100-200 micrometri fino a 800 micrometri, riducendo così in modo significativo il numero di collettori di corrente necessari", ha dichiarato Fitz. Con elettrodi quattro volte più spessi, per la stessa capacità servono meno strati e quindi meno fogli metallici: lo spazio liberato viene occupato da altro materiale attivo, che è ciò che si traduce nel guadagno di densità energetica gravimetrica del 10-15% dichiarato dall'istituto. Il processo di produzione, sviluppato nella camera bianca del Center for Electrical Energy Storage, è inoltre privo di PFAS (sostanze perfluoroalchiliche) e non utilizza solventi tossici, un aspetto rilevante alla luce delle restrizioni sempre più stringenti sull'uso di queste sostanze nell'industria delle batterie.
Il compromesso tecnico che il comunicato non affronta
Ispessire gli elettrodi non è una scorciatoia priva di conseguenze, ed è utile chiarirlo per non presentare il risultato come privo di limiti. Gli ioni che si muovono tra anodo e catodo durante la carica e la scarica devono attraversare l'intero spessore della struttura porosa dell'elettrodo: più lo strato è spesso, più lungo è questo percorso, e la letteratura scientifica sul tema — un lavoro di riferimento del 2024 lo documenta esplicitamente — mostra che elettrodi più spessi tendono a sfruttare peggio il materiale attivo quando la cella eroga o riceve potenze elevate, cioè in ricarica rapida o in applicazioni che richiedono forti correnti istantanee. Il comunicato di Fraunhofer ISE non fornisce dati comparativi su potenza erogabile, tempi di ricarica o resistenza interna delle nuove celle rispetto a quelle con elettrodi sottili: è un'informazione che manca all'appello e che sarà necessaria per capire quali applicazioni siano davvero adatte a questa architettura e quali no.
Tre chimiche, tre livelli di maturità
Il grado di maturità raggiunto non è lo stesso per le tre chimiche testate. Per il litio-ione il team ha realizzato celle prototipali a sacchetto (pouch cell) su una linea di produzione semi-automatizzata, utilizzando processi già standard nell'industria: è il caso più avanzato, con una dimostrazione che va oltre il singolo campione di laboratorio e si confronta con un contesto di fabbricazione realistico, anche se ancora lontano dalla produzione in serie. Per sodio-ione e zinco-ione, invece, il risultato resta per ora confinato alla validazione di laboratorio, un passaggio preliminare che richiede ulteriori verifiche prima di poter parlare di prototipi industrializzabili.
Il progetto VORAN e la scommessa tedesca sul sodio-ione
Il lavoro sul sodio-ione si inserisce nel progetto VORAN ("Innovative Sodium-Ion Battery Storage for Stationary and Mobile Applications"), finanziato dal ministero federale tedesco per gli Affari Economici e la Protezione del Clima (BMWK) e condotto da gennaio 2024 a dicembre 2026 da un consorzio che comprende, oltre a Fraunhofer ISE, l'azienda coordinatrice acp systems AG, il produttore Helmut Hechinger GmbH & Co. KG e il Karlsruher Institut für Technologie con il suo Helmholtz-Institut Ulm. L'obiettivo dichiarato del progetto è creare le condizioni per la produzione su larga scala di batterie sodio-ione per applicazioni sia stazionarie sia mobili, con l'avvio della produzione vero e proprio previsto presso gli stabilimenti di Helmut Hechinger al termine del progetto, su una piattaforma tecnologica pensata per una manifattura "snella". È un tassello che si aggiunge all'interesse crescente, in Europa e non solo, per il sodio-ione come alternativa a basso costo di materie prime rispetto al litio, un tema su cui il mercato ha visto negli ultimi mesi anche prodotti già commerciali, come la cella da 20.000 cicli presentata da Hithium.
Perché interessa il settore
Il pregio di questo risultato non sta in un record di densità energetica assoluta, ma nella sua natura trasversale: agendo sull'architettura della cella anziché sulla chimica, un guadagno del 10-15% di energia a parità di peso è in linea di principio applicabile a più tecnologie contemporaneamente, dal litio-ione oggi dominante nei veicoli elettrici e nell'accumulo stazionario, al sodio-ione che punta a ridurne la dipendenza da materie prime critiche, fino a chimiche ancora meno mature come lo zinco-ione. Meno collettori di corrente significa anche meno rame e alluminio per unità di energia immagazzinata, con un potenziale beneficio sui costi di materiale e, secondo quanto indicato dall'istituto in termini generali, linee di produzione meno complesse; mancano però ancora cifre comparative su costi e consumi energetici di produzione. Restano aperti, prima di qualunque valutazione definitiva, i nodi legati alle prestazioni in potenza e ai tempi di ricarica delle celle a elettrodi spessi, e il percorso — tipicamente lungo — che separa un prototipo su linea semi-automatizzata da un prodotto commerciale.
Fonte: Fraunhofer ISE, "More Energy at the Same Weight: Fraunhofer ISE Optimizes Battery Cells", con conferma e approfondimenti da electrive.com, "Fraunhofer ISE increases energy density of battery cells" e dalla pagina del progetto Fraunhofer ISE, "VORAN – Innovative Sodium-Ion Battery Storage for Stationary and Mobile Applications".
