Un gruppo di ricercatori dell'Università di Cambridge ha rilasciato un documento in cui attesta la realizzazione di un prototipo di batteria litio-aria che supera alcuni degli ostacoli noti in precedenza.
Le caratteristiche dell'unità sembrano essere interessanti e potrebbero aprire ad un ventaglio di opportunità molto vasto, per il futuro dei dispositivi mobile o dell'automotive in genere.
Il prototipo ha un'elevata densità energetica, può essere caricato più di 2000 volte ed è il 90% più efficiente rispetto alle tecnologie studiate in precedenza.
Pensare ad un passaggio alla nuova tecnologia dall'oggi al domani sarebbe comunque utopico. Gli stessi ricercatori dell'Università di Cambridge hanno candidamente ammesso che ci vorranno almeno 10 anni perché si vedano i primi usi in ambito commerciale della batteria litio-aria, tuttavia il nuovo documento dimostra come progressivamente si stiano abbattendo gli ostacoli che rendevano decisamente più complicata l'integrazione della tecnologia su prodotti rivolti ai diversi mercati.
Già nel 2013 si parlava di batteria litio-aria ma ora la ricerca sta progredendo velocemente nella direzione della riduzione tutti i limiti della batteria agli ioni di litio (la stessa che è estremamente diffusa ad oggi sul piano commerciale e che è stata lanciata da quasi 25 anni).
Un quarto di secolo fa le batterie agli ioni di litio aiutavano a superare i limiti delle tecnologie di allora, e si sono fatte spazio mostrandosi come la soluzione più adatta agli usi commerciali e degli utenti. Ma questo non significa che non abbia i suoi limiti.
Le batterie litio-aria sono particolarmente più leggere e hanno una maggiore densità di energia, elementi assolutamente indispensabili soprattutto per una superiore efficienza nelle auto elettriche così come su altri dispositivi mobile. Le due caratteristiche infatti garantirebbero un peso ridotto dell'intera vettura (il cui pacco batteria rappresenta una percentuale consistente), traducendosi immediatamente in una percorrenza su singola carica maggiore e un'esperienza di guida senza dubbio più gradevole.
Fra gli ostacoli abbattuti dall'Università di Cambridge il più importante sembra quello della longevità.
Cicli di carica ripetuti diminuivano consistentemente l'efficacia della batteria, soprattutto perché si potevano creare reazioni chimiche non volute all'interno della stessa unità. La reazione chimica che avveniva nel ciclo di carica e scarica di molte batterie Li-O2 studiate precedentemente formava perossido di litio, mentre la nuova unità dell'Università di Cambridge produce idrossido di litio.
La batteria è composta da un anodo metallico di litio, un elettrodo di ossido di grafene e un additivo di ioduro di litio che agisce come mediatore delle reazioni di ossidoriduzione e come solvente di dimetossietano. I ricercatori sono stati in grado di produrre e poi rimuovere l'idrossido di litio durante il ciclo di carica e scarica. Anche aggiungere piccoli quantitativi di acqua nella batteria ha aiutato ad ottenere lo stesso obiettivo, ovvero mantenere la stessa efficienza anche dopo periodi di tempo prolungati.
I ricercatori dell'Università sono riusciti anche a ridurre il cosiddetto "voltage gap" a 0,2V, un numero particolarmente vicino a quello delle batterie attualmente diffuse commercialmente. Il team ha anche rivelato alcuni numeri che fanno ben sperare sulla nuova tecnologia: la loro nuova batteria ha una densità energetica teorica di 3.350Wh/kg, di molto superiore rispetto alle batterie odierne che si attestano intorno ai 140-250Wh/kg. Tuttavia, le stime sono al ribasso rispetto a quando nel 2012 si davano le batterie Li-O2 capaci di arrivare a 13.500Wh/kg.
Tuttavia, nonostante le innumerevoli migliorie, permango le seguenti criticità: il voltage gap e le caratteristiche dell'elettrodo si mantengono solo per rate di carica e scarica ben specifici, e l'anodo in litio del loro prototipo forma a volte dendriti che compromettono drasticamente le prestazioni della batteria.
Come già noto, inoltre, alcuni composti che si trovano nell'aria oltre all'O2 possono formare sottoprodotti chimici negativi ed eventuali reazioni non desiderate. Alla luce dei pro e dei contro attuali è facile considerare queste tecnologie come "vaporware", ovvero speranze che non verranno mai esaudite.
Non ci sembra tuttavia così per la batteria litio-aria. C'è molto fermento sulla tecnologia e vari team ne stanno studiando i segreti e le modalità di integrazione.
È ovvio che non verrà integrata negli smartphone della prossima generazione o in quella successiva, tuttavia è molto probabile che sarà questa la batteria che sostituirà l'abusatissima agli ioni di litio al fine di venire incontro alle problematiche che affrontano ai nostri giorni i produttori di automobili elettriche o di dispositivi mobile in genere.
Leggi l'intero articolo
