STELLAR: Produzione sostenibile di anodi al litio-metallo per batterie di prossima generazione

Il progetto STELLAR (Produzione sicura, sostenibile e ad alta produttività di anodi in litio metallico affidabili per batterie di generazione 4b/4c/5) affronta una sfida tecnologica cruciale nella corsa dell’UE verso la sovranità energetica e la sostenibilità: l’industrializzazione di anodi ad alte prestazioni in litio-metallo (LiM) per batterie allo stato solido di nuova generazione (Gen 4b/4c) e litio-zolfo (Gen 5). Queste tecnologie sono fondamentali per realizzare sistemi di accumulo più sicuri, duraturi e ad alta densità energetica, essenziali per sostenere la transizione verde europea e gli obiettivi di mobilità sostenibile.

STELLAR si concentra sullo sviluppo di un innovativo processo di physical vapour deposition (deposizione fisica da vapore, PVD) in una configurazione roll-to-roll (R2R) per la produzione, su scala industriale e a costi competitivi, di anodi LiM ad alta purezza, ultra-sottili, e stabili. Il progetto si basa sull’infrastruttura esistente di AVESTA, potenziandola attraverso diverse innovazioni: ottimizzazione dell’evaporazione termica e della sputtering in situ di rivestimenti protettivi; aggiornamento delle apparecchiature di produzione; implementazione di sistemi avanzati di monitoraggio in linea e non distruttivo di spessore e rugosità; automazione completa del controllo qualità mediante scienza dei dati e apprendimento automatico.

La lavorazione laser gioca un ruolo fondamentale nella sagomatura materiale LiM, per le diverse configurazioni delle batteria. Il Politecnico di Milano (POLIMI), attraverso il laboratorio SITEC - Laboratorio per Applicazioni Laser del Dipartimento di Meccanica, svilupperà un processo di microtaglio laser di precisione per gli anodi LiM guidato dal Prof. Ali Gökhan Demir. Considerata l’estrema sensibilità del LiM alle condizioni ambientali e all’energia applicata, SITEC testerà un’ampia gamma di sorgenti laser - dal continuo (CW) al nanosecondo e agli impulsi ultraveloci - operando in atmosfera controllata. Questo approccio permetterà una precisa regolazione dei parametri laser per garantire tagli di alta qualità evitando il degrado del materiale, assicurando al contempo sicurezza e producibilità.

Per migliorare il controllo del processo, STELLAR svilupperà un gemello digitale (Digital Twin) in tempo reale per modellare, monitorare e ottimizzare l’intera catena produttiva. Parallelamente, il progetto adotterà una strategia di economia circolare per migliorare la riciclabilità dei materiali e massimizzare il recupero del litio a fine vita delle batterie, contribuendo così alla sostenibilità e all’efficienza delle risorse lungo tutto il ciclo di vita delle batterie.

Il consorzio STELLAR è composto da 16 partner provenienti da 7 Paesi dell’UE, con competenze lungo tutta la catena del valore. Comprende:

• 8 partner industriali e PMI - tra cui AVESTA (coordinatore), AGC, COMAU, HSSMI e altri - con competenze nella produzione, sviluppo di attrezzature e conoscenze orientate al mercato;
• 7 istituti accademici e di ricerca - CSEM, CID, CEIT, IKERLAN, Fraunhofer, UNITO e POLIMI - con competenze in scienza dei materiali, ingegneria delle batterie, applicazioni laser, modellazione digitale e sostenibilità;
• 1 esperto di disseminazione e comunicazione - INOVA+, che supporta la diffusione, lo sfruttamento e il coinvolgimento degli stakeholder.

Il progetto è impegnato nella scienza aperta, nella parità di genere e nel coinvolgimento pubblico, con tutti i partner attivamente coinvolti in pratiche di ricerca inclusive e con un impatto sociale più ampio. STELLAR collaborerà anche con un Comitato Consultivo Industriale (IAB) e si coordinerà con iniziative europee di rilievo come BATTERY 2030+, per garantire l’allineamento con gli obiettivi strategici e accelerare l’adozione industriale.

Entro la fine del progetto, STELLAR punta a raggiungere il Livello di Maturità Tecnologica 7 (TRL7) tramite la realizzazione di una linea pilota unica nel suo genere, con sede nell’UE, per la produzione di anodi LiM validati in celle batteria reali - posizionando così l’Europa all’avanguardia nella produzione sostenibile di batterie.