Sintesi del progetto
ELIO affronta una delle sfide più complesse nello sviluppo delle batterie di nuova generazione: comprendere e simulare in modo accurato ciò che avviene all’interfaccia tra elettrodo ed elettrolita durante il funzionamento. Questo livello microscopico influenza direttamente efficienza, durata e sicurezza dei sistemi di accumulo. Il progetto adotta un approccio multiscala per descrivere questi processi, combinando modellazione atomistica, machine learning e simulazioni su larga scala.
Obiettivi
L’obiettivo è creare modelli predittivi capaci di rappresentare i fenomeni fisico‑chimici che avvengono nelle batterie, così da fornire strumenti utili alla progettazione di materiali più performanti. In particolare, ELIO mira a collegare le dinamiche atomiche ai comportamenti osservati ai livelli mesoscopico e macroscopico, abilitando una comprensione integrata dei meccanismi che regolano il funzionamento delle batterie.
Problemi e necessità
L’interfaccia elettrodo‑elettrolita è una delle zone più difficili da studiare a causa della complessità delle reazioni coinvolte e della necessità di modellare simultaneamente tempi e scale spaziali molto diverse. I modelli tradizionali risultano spesso insufficienti per prevedere fenomeni critici come formazione delle interfacce solide, trasporto ionico o instabilità dei materiali. ELIO risponde a questa sfida attraverso tecniche computazionali avanzate e modelli fisici integrati.
Soluzioni sviluppate
Il progetto ha sviluppato e validato un modello interatomico basato sul Machine Learning, addestrato su un ampio database di simulazioni quantistiche riguardanti liquidi ionici, polimeri elettrolitici e interfacce con metallo sodio. Il modello è stato applicato con successo in simulazioni di dinamica molecolare, mostrando risultati coerenti con la letteratura. Parallelamente, è stato realizzato un framework multiphysics 4D che permette di simulare fenomeni su scala maggiore, integrando le informazioni provenienti dal livello atomistico.
Impatti
Una migliore comprensione delle interfacce nelle batterie permette di progettare sistemi più sicuri, duraturi e sostenibili. I risultati di ELIO potranno accelerare lo sviluppo di tecnologie di accumulo di nuova generazione, contribuendo alla transizione energetica e rendendo più efficienti le applicazioni industriali e domestiche che richiedono batterie ad alte prestazioni.
Settori di applicazione
I principali beneficiari saranno i settori dell’Energia, dell’Elettronica e della Mobilità Elettrica, che dipendono da batterie sempre più performanti. Le metodologie sviluppate potranno essere adottate anche in ambito accademico e industriale per studiare materiali complessi, simulare processi chimici e progettare nuovi elettroliti e rivestimenti funzionali.
