Grafene, ioni di alluminio e celle zinco-aria o litio-aria promettono di dare una svolta agli accumulatori migliorando prestazioni, durata e costi.

Ormai lo sappiamo, per rendere davvero accessibile la mobilità elettrica è necessario migliorare le prestazioni delle batterie (oltre che la capillarità dell'infrastruttura di ricarica) in termini tanto di capacità quanto di rapidità di immagazzinamento, e al tempo stesso ridurre i costi di produzione che tanto incidono sul prezzo finale delle vetture a batteria (ibride comprese). Ecco qualche innovazione che potrebbe arrivare nei prossimi anni.

Grafene, più energia in meno spazio

Il grafene è un materiale allo studio da circa 15 anni: ricavato dalla grafite, è costituito da atomi di carbonio in strato singolo o doppio. Molto resistente e molto flessibile, ha iniziato ad essere utilizzato nella produzione di transistor e di recente applicato anche alle batterie al litio, per rivestire anodi e catodi (i cosiddetti "poli"), ottenendo miglioramenti nei tempi e nella capacità di ricarica e, soprattutto, stabilizzando le temperature.

Un elemento fondamentale, quest'ultimo, per garantire agli accumulatori un rendimento costante ed vicino al massimo possibile: quando si scaldano o si raffreddano troppo, le loro prestazioni infatti decadono.

Oggi si lavora per utilizzarlo come elemento principale di una nuova generazione di batterie destinate ai dispositivi mobili e ai droni che necessitano di accumulatori leggeri ma con elevata densità energetica. Secondo la startup spagnola Earthdas, un elettrolita semisolido a base di grafene consentirebbe una capacità superiore del 60% rispetto al litio e ricariche più veloci, arrivando a ipotizzare che un accumulatore da 55 kg possa assorbire l'energia necessaria ad un'auto in appena 6 minuti, rimanendo efficiente anche in presenza di temperature esterne elevate. (Nell'immagine qui sotto, la struttura del grafene).

auto elettriche, innovazioni batterie

Recentemente, la coreana Samsung ha annunciato di aver messo a punto dei procedimenti per sintetizzarlo in una forma tridimensionale sferica a costi contenuti. In altre parole, senza rinunciare ai plus tecnici, Samsung è riuscita ad abbattere i costi del suo utilizzo. 

Ioni di alluminio, la “vita” si allunga

Quanto alle batterie tradizionali, gli studi si concentrano al momento sull'utilizzo di altri tipi di metalli come l'alluminio, in batterie tecnologicamente simili a quelle agli ioni di litio. In questo caso, ai vantaggi come la maggior capacitò di accumulo (che sarebbe teoricamente circa doppia rispetto a quella degli ioni di litio) e un costo inferiore si contrappone un decadimento sensibilmente più rapido delle prestazioni.

Circa un anno fa, tuttavia, un team di ricerca dell'università cinese di Zhejiang ha annunciato di aver trovato una soluzione. Come? Nuovamente con l'aiuto del grafene, utilizzato per rivestire il catodo conferendo più stabilità e resistenza alle alte temperature. Secondo il team, questa soluzione permetterebbe di mantenere un'efficienza pari al al 90% anche dopo oltre 200.000 cicli di carica.

Metallo-aria, energia generata a bordo

Un'altra soluzione su cui molte aziende stanno conducendo ricerche, ma in questo caso siamo in fase decisamente più sperimentale, è quella delle celle metallo-aria. Più che di batterie pure si tratta di dispositivi in grado di generare energia sfruttando l'ossidazione del metallo (litio o zinco nelle applicazioni più promettenti) a contatto con l'aria, riuscendo anche a immagazzinarla. (Nell'immagine qui sotto, lo schema di funzionamento).

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Si tratta tuttavia di batterie che non si ricaricano come quelle tradizionali ma che devono essere rigenerate de-ossidando il metallo e dunque riportandolo allo stato originario. Tale processo richiede ossigeno puro perché anidride carbonica e umidità nell'aria rischiano di ridurre l'efficienza e accelerare il deterioramento degli elettrodi metallici. Insomma, ci vorrà ancora un po' di pazienza. 

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