Lo sviluppo di batterie con una maggiore capacità e longevità è fondamentale per l’introduzione di automobili elettriche, smartphone e prodotti elettronici più economici e dall’autonomia più elevata.
di James Temple
La promessa: Le batterie al litio-ossigeno rappresentano uno dei percorsi più promettenti verso questo traguardo. Potrebbero incrementare la densità energetica di un ordine di magnitudo al di sopra delle convenzionali batterie agli ioni di litio, o almeno in teoria.
In un paper pubblicato ieri su Science, un gruppo di ricercatori dell’Università di Waterloo ha identificato soluzioni che permetterebbero di risolvere alcune delle principali sfide nella conversione di questo potenziale in una realtà commerciale.
La sfida: Uno dei problemi principali è che le batterie al litio-ossigeno, scaricandosi, convertono l’ossigeno in un superossido, quindi in perossido di litio, due composti reattivi che corrodono le componenti della batteria con il passare del tempo. Questa reazione, di fatto, limita la capacità di ricarica della batteria e qualunque possibilità di utilizzo.
Il passo in avanti: Per aggirare il problema, i ricercatori sono passati da un catodo in carbonio ad uno in ossido di nichel supportato da una maglia in acciaio inossidabile. Per quanto riguarda l’elettrolita – la parte che consente agli ioni positivi di viaggiare fra gli elettrodi – i ricercatori hanno optato per dei sali fusi ed elevato la temperatura di operazione della batteria a 150 °C.
Questi passaggi hanno permesso di raggiungere all’incirca tre volte il numero di cicli di ricarica rispetto ai modelli di batteria al litio-ossigeno precedenti. I ricercatori sono persino riusciti a incrementare di oltre il 50 percento la quantità di energia per unità di massa.
“Questa scoperta presenta immense opportunità … per nuove tecnologie in grado di competere con le batterie agli ioni di litio ed altre tecnologie per l’accumulo dell’energia”, scrivono i ricercatori del MIT in un articolo di accompagnamento.
Ci siamo quasi, ma ancora non ci siamo: I progressi nel campo delle batterie vanno a rilento; occorrono anni perché una tecnologia promettente in laboratorio faccia il suo ingresso nel mercato (vedi “Advance doubles the longevity of high-energy electric-car batteries”) In particolare, il ciclo di vita di queste batterie dovrà crescere ancora.
Linda Nazar, co-autrice dello studio, precisa che i ricercatori non hanno ancora elaborato un design pratico per la produzione commerciale delle batterie al litio-ossigeno, un elemento che potrebbe richiedere altri 15 anni di ricerca. “Potremmo non raggiungere mai la commercializzazione – con il nostro attuale design – ma il concetto, speriamo, contribuirà allo sviluppo di nuovi design utili”, ci ha scritto in una e-mail.
