Batterie 3 volte più potenti: la scoperta USA stravolge le celle al Litio

Le auto elettriche come le fotocamere digitali? Il parallelo non è così azzardato, dato che il digitale ha eliminato la pellicola in favore di un sensore a lunga vita e così la trazione elettrica ha rimpiazzato i carburanti da bruciare con batterie che rimangono al loro posto e immagazzinano ed erogano energia. Purtroppo la resistenza all'invecchiamento (leggi della perdita di capacità delle batterie delle auto ferme elettriche ferme a lungo) di questi elementi è molto minore rispetto a quella dei sensori delle fotocamere. Questo difetto, insieme ad una certa pericolosità, potrebbe però essere molto attenuato da un nuovo tipo di celle al Litio, studiate da uno scienziato nato nel 1923!

DAL TEXAS CON MOLTA ESPERIENZA Al di là del valore scientifico e industriale della scoperta, a destare sensazione è anche il fatto che ad essa è arrivato un team guidato da John Goodenough, un professore universitario che non solo è stato uno degli artefici delle celle agli ioni di Litio nel 1980 ma ha ben 94 anni!

La sua proposta di nuove celle allo stato solido (leggi delle batterie allo stato solido che sta studiando BMW) arriva dalla Cockrell School of Engineering della University of Texas di Austin. Goodenough, affiancato dalla Senior research fellow Maria Helena Braga, annuncia che questa nuova cella è a basso costo, tutta allo stato solido, non è infiammabile e resiste bene ad un gran numero di cicli di di carica e scarica.

IL SEGRETO È IL VETRO Altre doti sono un'alta densità di energia volumetrica (ossia la quantità di Wh immagazzinati nell'unità di volume) e la capacità di caricarsi velocemente. Goodenough ha detto che “Il costo, la sicurezza, la densità di energia, la velocità di carica e scarica e la durata del ciclo di vita sono fondamentali perché le auto elettriche a batteria possano essere adottate in modo ampio. Crediamo che la nostra scoperta possa risolvere molti dei problemi che sono presenti nelle batterie di oggi”. I ricercatori hanno dimostrato che le loro nuove batterie hanno almeno tre volte la densità di energia delle batterie agli ioni di Litio attuali. Questo vuol dire che con lo stesso volume delle batterie un veicolo elettrico potrebbe percorrere il triplo dei km oppure che per avere la stessa autonomia basterebbe una batteria con un volume pari ad un terzo. Il disegno delle batterie sviluppate alla Cockrell School consente un maggior numero di cicli di carica e scarica ed una ricarica che, avendo colonnine di potenza adeguata, può completarsi in minuti anziché in ore.

Le attuali celle agli ioni utilizzano elettroliti liquidi per trasportare gli ioni di Litio tra anodo (il lato negativo della batteria) ed il catodo (il lato positivo della batteria). Se la cella è caricata troppo velocemente (e, in ogni caso, con il passare dei cicli di carica/scarica) si possono formare dendriti, ossia dei “baffi” di Litio metallico che possono attraversare l'elettrolita liquido, causando cortocircuiti che peggiorano la capacità e possono portare a esplosioni. Questa cella usa invece elettroliti di vetro che consentono l'uso di un anodo di metallo alcalino senza formazione di dendriti.

ALTRI METALLI L'uso di un anodo di metallo, consentito dall'elettrolito solido di vetro, permette di usare oltre al Litio altri metalli alcalini come il Sodio o il Potassio, cosa che aumenta la densità di energia del catodo e allunga il ciclo di vita fino a 1.200 cicli con decadimenti prestazionali molto bassi. Gli elettroliti di vetro possono funzionare anche a temperature di decine di gradi sotto zero e un altro vantaggio è che le batterie possono essere realizzate con materiali ecocompatibili ed economici. Maria Helena Braga ha infatti detto che “gli elettroliti di vetro permettono la sostituzione del Litio con il ben più economico Sodio, ampiamente disponibile ed estraibile a basso costo dall'acqua di mare”. Il sale è infatti cloruro di Sodio, Na Cl, e questo sviluppo futuro rende ancor più sensata la presa di posizione di Mercedes Benz, che ha detto che produrre batterie in proprio è la scelta più stupida.