Nuove batterie al litio dureranno il triplo delle attuali
Nuove batterie con anodo di litio potrebbero assicurare una capacità di carica fino a quattro volte quella attuale, con evidenti vantaggi sull'impatto ambientale.
Lo studio mirato a trovare nuove soluzioni per gli accumulatori non si ferma mai e lo conferma la novità che arriva dalla Stanford University, dove una squadra di ricercatori è riuscita a mettere a punto una soluzione che promette di estendere sensibilmente la capacità di carica delle batterie al litio.
Al centro del progetto portato avanti dal professor Yi Cui e dai suoi collaboratori c’è un nuovo anodo di litio puro che da impiegare in sostituzione del grafite, il quale, pur avendo i vantaggi di un basso costo e una lunga durata, tanto da assicurare centinaia di cicli di carica e scarica prima di iniziare e perdere efficienza, ha un grosso limite che risiede nella limitata capacità di immagazzinare energia, al punto che si ferma a circa 350 mAh/g.
Il litio puro, al contrario, ha una capacità di 3.860 mAh/g e sostituirlo al grafite comporterebbe un aumento delle possibilità di stoccaggio energetico, fino ad arrivare anche a quattro volte i livelli tipici di un accumulatore al litio tradizionale.
Il “segreto” dell’anodo al litio risiede nella capacità di espansione potenzialmente illimitata di questo materiale, un aspetto che lo differenzia all’anodo in grafite, la cui espansione è invece molto limitata. Durante l’assorbimento di elettroni tipico della fase di carica, infatti, l’anodo di litio assicura una capacità di immagazzinamento superiore di circa tre o quattro volte rispetto a un corrispondente anodo in grafite, ma il limite più evidente di questa soluzione è stato finora il pericolo di esplosione che si ha quando un anodo di litio viene a contatto con l’elettrolita, oltre alla sua tendenza a degradare molto rapidamente.
Per risolvere questi problemi, Yi Cui e la sua squadra hanno attinto alla nanotecnologia per creare uno strato protettivo destinato a proteggere l’anodo di litio. Questo rivestimento, composto da nanosfere di carbonio e spesso appena 20 nanometri, evita che anodo ed elettrolita interagiscano creando un pericoloso aumento della temperatura, ma ha anche lo scopo di riempire le crepe che si formano nel metallo nei momenti in cui l’anodo si espande, evitando così che esso perda la sua integrità strutturale e che decada la sua efficienza.
Finora le batterie con anodo di litio puro hanno dimostrato di poter mantenere al 99% (quindi praticamente inalterate) le loro capacità energetiche dopo 150 cicli di carica e scarica, per cui è lecito ipotizzare che un loro eventuale arrivo sul mercato consentirebbe non solo di aumentare fino a quattro volte l’autonomia di uno smartphone o di un qualsiasi dispositivo elettrico, ma anche di consentire percorrenze più elevate alle auto elettriche, dando modo ai costruttori di realizzare pacchi batteria più compatti e leggeri.
I vantaggi dal punto di vista ambientale sarebbero potenzialmente interessanti, perché la possibilità di non dover ricaricare spesso aumenterebbe il ciclo di utilizzo di un pacco batterie, prolungando nel tempo la sua sostituzione. Questo farebbe diminuire notevolmente l’impatto sull’ambiente legato allo smaltimento degli accumulatori, ma consentirebbe anche di costruire auto a zero emissioni a costi più contenuti e con maggiore autonomia, quindi risolvendo due dei problemi che più di ogni altro frenano il definitivo decollo sul mercato di questi veicoli.
