Come funziona la prima batteria litio-zolfo per le auto elettriche

Grazie alle nanotecnologie ha una densità 5 volte superiore a una normale batteria agli ioni di litio e una durata di oltre 1.000 cicli

La batteria al litio-zolfo sviluppata dai ricercatori dell'Università del Michigan

Francesco Barontini

Di: Francesco Barontini

17 gen 2022 alle 17:38

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L’Università del Michigan afferma di aver trovato il modo di realizzare una batteria al litio-zolfo in grado di garantire il livello di prestazioni per più di 1.000 cicli di carica e scarica, considerati la soglia per l’utilizzo nelle auto elettriche.

La batteria avrebbe quindi il vantaggio di una densità energetica 5 volte superiore a quella di un normale accumulatore agli ioni di litio, superando il principale problema della tecnologia litio-zolfo, rappresentato dal veloce decadimento. Per garantire una maggiore durata nel tempo, i ricercatori dell’Università americana avrebbero adottato una particolare membrana a rete realizzata con nanofibre aramidiche (fibre sintetiche robuste e resistenti al calore) derivate dal kevlar.

Come funziona

“Ci sono numerosi progetti di batterie al litio-zolfo che promettono un livello costante di prestazioni per numerosi cicli – osserva Nicholas Kotov, il professore che ha guidato la ricerca – ma per incrementare la durata scendono a compromessi su altri parametri come la densità energetica, la velocità di ricarica o la sicurezza. La sfida, oggi, è arrivare a una batteria al litio zolfo che possa avere una durata di decine di volte superiore a parità delle altre caratteristiche e senza incrementare i costi”.

Da molto tempo il professor Kotov e il suo team lavorano sulle batterie al litio-zolfo. In precedenza avevano provato reti di nanofibre aramidiche immerse in un gel elettrolitico per arrestare il decadimento. Oggi, adottando un metodo mai utilizzato prima, hanno lavorato sia a livello molecolare sia a livello di nanotecnologie. In questo modo contrastano la formazione di dendriti e di polisolfuri di litio, due elementi che provocano la perdita di prestazioni.

“Ispirandoci a quanto abbiamo osservato in biologia, abbiamo creato delle autostrade per gli ioni di litio in cui i polisolfuri di litio non possono passare”, spiega Ahmet Emre, ricercatore che ha partecipato allo studio. “Il problema – aggiunge – era che i polisolfuri di litio e gli ioni di litio hanno dimensioni simili e non si poteva bloccare i primi senza interferire con i secondi, che invece dovevano essere liberi di muoversi. Per questo abbiamo aggiunto una carica elettrica ai pori della membrana che potesse fare da ulteriore filtro”.

Arriverà davvero?

Così facendo, secondo quanto pubblicato dal team di ricercatori, la batteria progettata si avvicina di molto ai limiti teorici in termini di capacità ed efficienza. Inoltre, può gestire le alte temperature tipiche dell’utilizzo in un’auto elettrica e può funzionare correttamente sia quando fa caldo sia in inverno, quando si incontrano temperature rigide. E avrà autonomie da record.

La batteria al litio-zolfo progettata dall’Università del Michigan è stata realizzata grazie al finanziamento della National Science Foundation e del Dipartimento della Difesa ed è stata protetta da brevetto. Ora il professor Kotov sta lavorando per dare vita a un’azienda che inizi la produzione in serie e la commercializzazione.

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