E se le batterie allo stato solido non servissero davvero?

Realizzata in Cina per montarla su auto elettriche, questa batteria agli ioni di litio ha densità di 700 Wh/kg: il triplo della media

Foto di: CarNewsChina

Di: Francesco Barontini

2 mar alle 07:00

Il limite principale delle batterie agli ioni di litio, parlando di prestazioni, è dato dall’elettrolita liquido. Ecco perché nel mondo si lavora alle batterie allo stato solido: per avere una maggiore densità energetica e una maggiore velocità di ricarica.

Ma un team di ricercatori cinesi ha realizzato una batteria agli ioni di litio di tipo tradizionale - con elettrolita liquido, appunto - che raggiunge valori mai visti prima. Valori tali da far pensare che lo stato solido non sia più necessario o, almeno, non sia l’unica tecnologia possibile per arrivare a prodotti di nuova generazione.

Una densità di 700 Wh/kg

Il segreto sta nella composizione stessa dell’elettrolita: una combinazione di solventi idrocarburici fluorurati che hanno permesso di raggiungere l’incredibile valore di densità di 700 Wh/kg. Il triplo (e più) della media attuale.

Si pensa che per applicazioni aeree, la densità delle batterie debba essere di almeno 400 Wh/kg

La ricerca è stata condotta congiuntamente da un team guidato dal prrofessor Zhao Qing e che vede coinvolte l’Università di Nankai e l’Institute of Space Power Sources di Shangai, è stata pubblicata sulla rivista internazionale Nature. Ma torniamo alla “tecnica”.

Gli ostacoli da superare

Gli elettroliti delle batterie al litio sono in genere costituiti da sali di litio e solventi di esteri carbonatici, in cui l'interazione ionico-dipolare tra il litio e l'atomo di ossigeno nel solvente di esteri carbonatici favorisce la dissoluzione dei sali di litio.

Tuttavia, questi solventi devono essere presenti in grandi quantità e questo mina la densità energetica delle celle. Inoltre, le forti interazioni impediscono il trasferimento di carica alle interfacce, limitando le prestazioni a basse temperature. Con i nuovi elettroliti messi a punto in Cina, invece, le celle mantengono una densità energetica di 400 Wh/kg anche a -50 gradi.

Il freddo può arrivare a dimezzare le prestazioni di una batteria agli ioni di litio

Foto di: Patrick George

Ma perché nessuno aveva ancora pensato a questa soluzione? Zhao Qing ha spiegato che per far funzionare correttamente questo tipo di batterie si devono superare alcuni ostacoli. Principalmente, si deve riuscire a sciogliere il sale di litio attraverso la coordinazione del fluoro e si deve anche regolare con precisione la densità elettronica degli atomi di fluoro e l'impedimento spaziale delle molecole di solvente.

Ora che si è capito come fare, si pensa che questa batteria agli ioni di litio possa trovare presto applicazioni in vari campi, dall'auto elettrica ai robot umanoidi passando per droni e velivoli a decollo verticale.