Tra i tanti tipi di batterie esistenti, quelle al litio metallico hanno il vantaggio di una grande densità energetica e lo svantaggio di un'altrettanto grande instabilità termica. È questo che ne ha ostacolato la diffusione. Ma qualcosa sta cambiando. A dirlo è il professor Chibueze Amanchukwu della Pritzker School of Molecular Engineering dell'Università di Chicago.
"Abbiamo sviluppato un sistema non infiammabile e non volatile che è sicuro e può effettivamente migliorare la densità di energia di 2 volte rispetto agli ioni di litio - ha affermato Amanchukwu -. Le batterie convenzionali al litio metallico si basano su un elettrolita prodotto sciogliendo il sale di litio in un solvente ed è questo solvente a minare la sicurezza del prodotto. È lì che si è intervenuti”.
I ricercatori hanno provato diversi solventi e hanno anche testato varie concentrazioni di sale, ma è sempre stato un compromesso: le batterie che utilizzavano sostanze inorganiche allo stato solido per i loro elettroliti erano più sicure; le batterie che utilizzavano elettroliti liquidi erano più potenti. Il team di Amanchukwu ha adottato un approccio innovativo, mettendo in discussione la struttura convenzionale dell'elettrolita stesso.
Il controllo delle temperature
"La prima domanda da porsi era: a cosa serve il solvente?”, ha detto Amanchukwu che ha poi pensato di rimuoverlo rendendo il sale di litio un liquido senza dissolverlo, ma sciogliendolo. Ciò ha richiesto la creazione di una nuova composizione di sale in cui il sale di litio fosse in grado di sciogliersi anche a basse temperature, ma in cui al tempo stesso il litio metallico non si sciogliesse.
Per dare un'idea della portata del compito, il cloruro di litio puro fonde a poco più di 600° C. Il litio metallico fonde a 180° C, il che significa che qualsiasi elettrolita di sale fuso utilizzabile avrebbe dovuto avere un punto di fusione molto più basso. Amanchukwu e il suo team hanno creato un sale che si scioglie a 45° C, dando vita a una potente batteria che può funzionare in sicurezza a 80-100° C.
"Era una buona posizione trovarsi nel mezzo, per avere comunque tutti i vantaggi in termini di sicurezza e operare a temperature che gli consentissero di essere liquido", ha detto Amanchukwu, già al lavoro su sali che possano sciogliersi a 25 o 30 gradi. “Abbiamo l’opportunità di creare una batteria di grande impatto che aiuta a risolvere una sfida globale fondamentale: lo stoccaggio dell’energia”.
Un sistema stazionario di accumulo dell'energia
Progressi anche sul fronte ambientale
Restando sul tema del litio-metallico, la Li-Metal ha appena messo a punto un sistema per recuperare i rottami e gli scarti provenienti dalla produzione di anodi per ritrattarli e rifonderli al fine di creare lingotti che possano essere usati per la produzione di un numero maggiore di batterie.
L’azienda, che ha sede in Canada, sta ora lavorando in collaborazione con una serie di partner per la messa a punto di un impianto produttivo che riesca a creare un prodotto in purezza non dissimile da quello realizzato con materie prime appena estratte. È un ulteriore passo per vedere questa tecnologia sbarcare sul mercato in pianta stabile.
A proposito di batterie di nuova concezione