Aumentare la densità energetica e ridurre il deterioramento delle batterie attualmente più diffuse. Questi gli obiettivi

Il progresso della ricerca sull’elettrico procede talmente rapido che anche le soluzioni fino a poco fa più innovative rischiano di essere presto surclassate da nuove scoperte.

Nel campo delle batterie, tuttora elemento-chiave a cui si affida la sorte della svolta “a zero emissioni”, tutto fa pensare che la vera rivoluzione possa venire dalle nuove frontiere come gli elettroliti solidi e dalla ricerca su materiali sintetici che riducano anche la dipendenza da fonti non rinnovabili come appunto, i metalli rari.

Dunque, anche le batterie al litio, oggi le più diffuse anche per via del cosiddetto “effetto Tesla”, nel prossimo futuro sembravano già destinate a dover cedere il passo ad alternative migliori e più sostenibili. Almeno fino ad ora.

Il litio raddoppierà l’autonomia delle auto elettriche?

Litio-metallo, dal monouso alle “ricaricabili”

La risposta ai limiti di autonomia e prestazioni delle batterie attuali potrebbe essere superata utilizzando direttamente litio metallico per la realizzazione dell’anodo, ovvero il “polo positivo” delle batterie stesse. Questa soluzione è già adottata per alcune pile “usa e getta” proprio in virtù dell’alta densità energetica e della capacità di sopportare tensioni relativamente elevate, ma finora non è stato possibile applicarla alle batterie ricaricabili a causa di una serie di difetti.

Il primo è l’elevata reattività del litio, che lo rende altamente infiammabile a contatto con l’aria, limitandone la sicurezza. Il secondo è un decadimento delle prestazioni piuttosto rapido che si deve, tra le altre cose, alla formazione di dendriti. Questi sono minuscoli filamenti metallici che si formano sulla superficie dell’anodo capaci di portare malfunzionamenti e cortocircuiti interni nella cosiddetta “interfase elettrolitica solida” che avviene durante la carica.

Raffronto litio-metallo contro Litio-Ioni

Un nuovo polimero

Finora, diverse ricerche hanno portato a risultati soltanto parziali, offrendo soluzioni sul fronte della sicurezza ma non su quello della stabilizzazione del prestazioni. L’ultima scoperta della Penn State University della Pennsylvania sembra invece aver risolto anche gli altri problemi grazie ad un polimero ottenuto miscelando sali di litio, fluoruro di litio e strati isolanti di grafene (il materiale ad oggi utilizzato per gli anodi, più sicuro ma dal potenziale inferiore).

Questo composto forma una sorta di strato isolante che impedisce le reazioni indesiderate tra anodo ed elettrolita, stabilizzando il processo di carica e permettendo al litio metallico di esprimere tutto il suo potenziale.

Il litio raddoppierà l’autonomia delle auto elettriche?

Più autonomia

Le applicazioni di questo studio pubblicato su Nature Materials permetterebbero addirittura di raddoppiare la capacità di immagazzinamento delle batterie, consentendo dunque di fornire alle auto un’autonomia superiore ai 700 km senza comprometterne peso e ingombri e addirittura costi industriali, e permettendo di sfruttare ancor più efficacemente anche i sistemi di ricarica ad alto voltaggio.

Allungando la “carriera” industriale del litio che, pur essendo una materia non rinnovabile, ad oggi vanta un’industria avviata, un aumento dell’offerta e costi in progressivo calo dopo il ”boom” degli ulti anni che aveva portato il prezzo a crescere di oltre il doppio toccando l’apice nel 2017 con oltre 9 mila dollari per tonnellata.

Batteria agli ioni di litio

Un fenomeno che promette di ridimensionarsi anche per via della “concorrenza” di nuove tecnologie e dello sviluppo di soluzioni per il recupero e il riciclaggio dei componenti di batterie usate, processi oggi sempre meno impossibili e proibitivi.

Fotogallery: Il litio raddoppierà l’autonomia delle auto elettriche?