Tra le batterie del futuro, molte aziende e istituti di ricerca stanno lavorando su una chimica molto promettente: il litio-zolfo. Ha caratteristiche che la rendono molto attraente, soprattutto in relazione alle necessità della mobilità del futuro.

Il fatto è che le batterie al litio-zolfo vantano elevata densità energetica, peso relativamente ridotto e anche minori costi di produzione per via delle diverse materie prime utilizzate: principalmente lo zolfo al posto del cobalto. Dunque, perché non hanno ancora invaso il mercato? Perché le criticità non mancano. Ma partiamo dal principio.

Una tecnologia di lunga data

Le batterie al litio-zolfo, come la stragrande maggioranza batterie ricaricabili, sfrutta la diversa carica elettrica di due elettrodi e il passaggio di ioni da uno all’altro per i cicli di carica e scarica. Nello specifico, hanno un anodo a dominanza di litio (polo negativo) e un catodo a dominanza di zolfo (polo positivo). Sono separati da uno strato di materiale inerte e sono immersi in un elettrolita che, come sempre accade, ha la funzione di consentire il passaggio degli ioni tra gli elettrodi durante le fasi di carica e scarica.

Questo tipo di batteria ha ormai oltre mezzo secolo di storia. Nello specifico, sono state brevettate nel 1962 e quindi, a conti fatti, addirittura prima delle normali batterie agli ioni di litio, che poi hanno preso il sopravvento.

Densità doppia

Le batterie al litio-zolfo, come detto, hanno la caratteristica di possedere un’elevata densità energetica. Se in media una batteria agli ioni di litio arriva intorno ai 250-300 Wh/kg, quelle al litio-zolfo raggiungono tranquillamente valori dell’ordine dei 550-600 Wh/kg, ma ci sono studi di laboratorio che consentono di raggiungere addirittura i 900 Wh/kg.

Tradotto nella vita reale, significa che sostituendo una batteria agli ioni di litio di un moderno smartphone con una al litio zolfo di dimensioni equivalenti, quel telefono potrebbe tranquillamente funzionare per una settimana prima di necessitare di essere attaccato a una presa di corrente. Su un’auto elettrica, tanto per proseguire con i paragoni, si potrebbe arrivare a percorrere tranquillamente oltre 2.000 km con un pieno di elettroni senza aumentare pesi, ingombri e costi. Insomma, i vantaggi sembrano chiari.

Aggiungiamo che batterie al litio-zolfo sono più leggere di quelle agli ioni di litio – e questo in campo automobilistico dà ulteriori vantaggi – e sono anche più affidabili, richiedendo poca manutenzione, incorrendo meno frequentemente in danni e malfunzionamenti e lavorando correttamente su un range di temperature più ampio.

Il grafene che viene usato per allungare la vita delle batterie al litio-zolfo

Un decadimento troppo rapido

La domanda sorge spontanea: perché non sono ancora in commercio? Perché durano poco. Troppo poco per essere adottate su un’auto elettrica e troppo poco anche per l’elettronica di consumo. In media, dopo appena un centinaio di cicli, perdono infatti una percentuale considerevole delle loro prestazioni.

Inoltre, soffrono anche di problemi di autoscarica, fenomeno per cui si registrano perdite di energia anche quando le batterie non sono utilizzate. E anche questo non è un problema da poco. Però, negli ultimi tempi, grazie all’intensificarsi della ricerca, si sono fatti progressi significativi.

Chi le usa e quando arrivano

Dopo anni in cui è stata relegata a soluzione marginale, la batteria al litio zolfo sembra prossima al debutto sul mercato. La Lyten, startup con sede nella Silicon Valley, ha scoperto per esempio che utilizzando gabbie di grafene poroso per rivestire il catodo, si può aumentare la durata della batteria senza comprometterne le prestazioni. A quanto pare, grazie a questa soluzione, la Lyten avrebbe messo a punto celle al litio-zolfo in grado di resistere a oltre 1.000 cicli di ricarica.

La società, che è finanziata sia dal Governo degli Stati Uniti sia da Case automobilistiche come Stellantis, è convinta che riuscirà a mettere a punto un prodotto commercializzabile entro il 2025. E non è l’unica. Soprattutto negli Stati Uniti ci sono tanti player come PolyPlus Battery o NexTech Battery o ancora Zeta Energy LLC che sembrano destinate a guidare un settore che, dall’attuale valore di 32 milioni di dollari, arriverà nel 2028 a superare i 200 milioni.

 

Fotogallery: La batteria al litio zolfo di Lyten