Questa batteria ha densità energetica 4 volte superiore alla media

Realizzata da ricercatori americani, è di tipo al litio-aria e ha elettrolita solido. Arriva a 1.200 Wh/kg e resiste a 1.000 cicli

La batteria litio-aria con elettrolita solido studiata negli USA

Francesco Barontini

Di: Francesco Barontini

3 mar 2023 alle 07:00

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Il sogno della batteria con autonomia infinita potrebbe diventare presto realtà. O quasi. I ricercatori dell’Illinois Institute of Technology e quelli dell’Argonne National Laboratory (che fa parte del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti) hanno infatti sviluppato una batteria al litio-aria che promette percorrenze incredibili tra una ricarica e l’altra.

Stiamo parlando di autonomie tali da poter trovare applicazione anche in campo aeronautico o su mezzi pesanti che hanno bisogno di percorrere lunghe tratte senza doversi fermare a una colonnina.

Una densità da primato

Tutto ruota intorno all’adozione in una batteria litio-aria di un elettrolita solido che gli scienziati americani hanno messo a punto al posto di quello liquido usato fino a oggi. “La batteria litio-aria è quella con la più alta densità energetica in assoluto – afferma Larry Curtiss, ricercatore dell’Argonne National Laboratory -. Se si deve guardare a batterie ad alte prestazioni di una generazione successiva a quella degli ioni di litio, allora la tecnologia litio-aria è la più promettente”.

Il funzionamento, in sintesi, prevede che durante la scarica gli ioni di litio si muovano da un anodo di litio metallico verso il catodo e, combinandosi con l’ossigeno, generino perossido di litio e superossido di litio. Questo avveniva attraverso un elettrolita liquido.

I vantaggi dello stato solido

Con l’elettrolita solido, realizzato in materiale ceramico con struttura porosa, durante la scarica si produce invece ossido di litio. “La reazione chimica per il superossido o perossido di litio coinvolge solo uno o due elettroni immagazzinati per molecola di ossigeno, mentre quella per l'ossido di litio coinvolge 4 elettroni – spiega ancora Curtiss –. Più elettroni immagazzinati significa maggiore densità energetica”.

Sommando i vantaggi della batteria al litio-aria a quelli dell’elettrolita solido, i ricercatori sono arrivati a definire un accumulatore che potrebbe avere densità fino a 4 volte superiore rispetto a quella garantita dalle batterie attuali. "Con l'ulteriore sviluppo, ci aspettiamo che il nostro nuovo design per la batteria al litio-aria raggiunga anche una densità energetica record di 1200 wh/kg - aggiunge Curtiss - È quasi quattro volte meglio delle batterie agli ioni di litio".

Il professor Larry Curtiss, al centro, con altri due ricercatori dell'Argonne National Laboratory

Una durata di 1000 cicli

E il bello è che la batteria funziona correttamente a temperatura ambiente e mantiene costanti le prestazioni anche sfruttando l’ossigeno presente nell’aria circostante. Questo significa che non si devono usare serbatoi per immagazzinare il gas, come accadeva invece in molti dei progetti precedenti che esploravano le potenzialità di questo tipo di batterie.

La nuova batteria litio-aria con elettrolita solido, inoltre, supera un altro limite intrinseco a questo tipo di accumulatori: la durata. Le batterie litio-aria hanno una decadenza delle prestazioni molto rapida. Non queste, che hanno dimostrato di resistere per 1000 cicli di carica e scarica.

Insomma, se questa batteria arriverà davvero sul mercato (anche la Corea del Sud sta provando a mettere a punto la tecnologia), potrebbe consentire a un’auto elettrica di percorrere 1.500 km senza necessità di sostare a ricaricare. Una bella rivoluzione.

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