Tra le batterie di prossima generazione più promettenti ci sono quelle al litio metallico. Hanno densità energetica e velocità di ricarica molto elevate ma soffrono, al contempo, di rapido degrado delle prestazioni. In più, sono anche facilmente incendiabili. Ed è per questi due motivi che non si sono ancora diffuse.

Alcuni ricercatori del laboratorio Vilas Pol Energy Research della Purdue University (abbreviato in ViPER), hanno però trovato un modo per proteggere l’anodo e aumentare la durata di queste batterie.

Il solvente segreto

I ricercatori dell’istituto americano con sede a Lafayette, nell’Indiana, hanno adottato un diverso approccio per risolvere la questione del degrado. Hanno capito infatti che per proteggere l’anodo, che è in litio metallico anziché graffite, avrebbero dovuto lavorare sulla composizione dell’elettrolita. E hanno scoperto che con la formula chimica giusta si potevano compiere grossi passi avanti.

Vilas Pol in persona, che gestisce l’omonimo istituto, spiega: “È fondamentale sviluppare meticolosamente un’adeguata composizione dell’elettrolita in modo che funzioni in modo corretto con gli anodi e i catodi di questo tipo di batteria”. Ed è proprio qui che risiede la novità. I ricercatori hanno scoperto che utilizzato etere isopropilico altamente non polare come solvente elettrolitico si garantisce il corretto funzionamento di una batteria al litio metallico anche a tensioni che rendono questo tipo di accumulatore adatto per vari scopi industriali e commerciali.

Uno spaccato di una batteria BMW

Lo spaccato di un'attuale batteria per auto elettriche

Densità maggiore del 40%

"Realizzare un ciclo a lungo termine dell'anodo al litio metallico e del catodo ad alta tensione simultaneamente con l'elettrolita diluito a base di etere ha rappresentato la sfida principale in questo studio – dice Zheng Li, uno degli autori della ricerca –. Gli eteri hanno una scarsa stabilità all'ossidazione nonostante la loro ragionevole compatibilità con l'anodo metallico. Ma siamo riusciti a mantenere costanti le loro prestazioni anche ad alta tensione".

Oltre alla sperimentazione sul campo, i ricercatori si sono dedicati a una serie di simulazioni teoriche e sono riusciti a dimostrare come la struttura dei solventi in elettroliti a base di etere può preservare l’anodo al litio metallico dalla formazione di dendriti e dal degrado delle prestazioni. Tutto questo, potendo contare su una batteria con densità energetica del 40% superiore rispetto a un tradizionale accumulatore agli ioni di litio.

Sempre più speso si sente parlare di batterie al litio metallico. È interessante notare come alcune ricerche che provano a definire tecnologie che consentano il debutto sul mercato di questo tipo di accumulatori potrebbero in un futuro addirittura combinarsi tra loro, portando alla nascita di prodotti dalle prestazioni effettivamente di livello superiore.