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Batterie stampate 3d forma libera: la rivoluzione energetica
L’innovazione nel campo dell’accumulo energetico sta prendendo una direzione sorprendente con lo sviluppo di batterie stampate 3d forma libera.
Questa tecnologia promette di trasformare il modo in cui i dispositivi vengono progettati, permettendo alle batterie di assumere qualsiasi configurazione, adattandosi perfettamente agli spazi vuoti e inutilizzati all’interno dell’elettronica.
L’obiettivo è massimizzare l’efficienza energetica e ottimizzare il design dei prodotti, superando i limiti imposti dalle tradizionali celle cilindriche o dalle pouch rigide.
Questa tecnica di manifattura additiva applicata alle celle è flessibile e non dipende dalla chimica interna della batteria, funzionando indifferentemente con tecnologie litio-ion, sodio-ion e solid-state.
Le prime applicazioni concrete non sono rivolte al mercato consumer, dove i costi e la produzione su larga scala rappresentano ancora delle sfide, ma piuttosto ai settori della difesa e dell’aerospazio, dove i requisiti di spazio e le prestazioni personalizzate hanno un valore maggiore.
Material hybrid manufacturing: dall’f1 ai droni
Tra le aziende pioniere in questo campo spicca Material Hybrid Manufacturing, fondata da Gabe Elias, ex ingegnere Mercedes-AMG in Formula 1, Christopher Reyes e Miles Dotson.
La loro piattaforma HYBRID3D utilizza una combinazione di direct ink printing e fused deposition modeling per stampare anodo, catodo, separatore e involucro in un unico processo, eliminando la necessità di stampi o strumenti dedicati.
I risultati dei test sono promettenti: in una prova su drone, una cella stampata in 3D ha permesso di ottenere un aumento del 50% della densità energetica, sfruttando il 35% in più dello spazio disponibile rispetto a 48 celle cilindriche convenzionali.
Material Hybrid Manufacturing ha già raccolto 7,1 milioni di dollari in un round di finanziamento e ha siglato un contratto SBIR Phase II da 1,25 milioni di dollari con la US Air Force per integrare la tecnologia nei droni UAV di Classe I.
L’azienda ha dimostrato la capacità di lavorare con diverse chimiche, tra cui NMC 811, NMC 111, LFP e ossido di litio-titanio.
Sakuu: l’innovazione nella produzione e la ricerca accademica
Sul fronte della riduzione dei costi, la startup californiana Sakuu sta sviluppando un processo additivo che elimina i solventi dalla produzione degli strati delle celle.
Questa innovazione potrebbe rendere superflui i grandi forni di essiccazione tipici delle linee di produzione tradizionali, contribuendo a ridurre i costi di produzione delle batterie per veicoli elettrici.
Arwed Niestroj, COO di Sakuu ed ex responsabile della ricerca e sviluppo Mercedes-Benz in Nord America, sta lavorando alla commercializzazione di questa tecnologia in collaborazione con un importante produttore di batterie.
L’interesse per le batterie stampate in 3D è testimoniato anche dall’intensa attività di ricerca accademica.
Si stima che nel 2025 siano stati pubblicati circa 25.000 articoli scientifici sulle batterie stampate in 3D e sui loro componenti.
Per il momento, il percorso più concreto per questa tecnologia passa attraverso applicazioni in settori con volumi più piccoli e margini più elevati, come la difesa, dove la libertà di forma è un vantaggio cruciale.
Il passaggio al mercato delle auto elettriche e dell’elettronica di consumo, dove il costo per chilowattora è il fattore determinante, rappresenta la prossima grande sfida da superare.
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