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La batteria litio-aria per una densità energetica 4 volte superiore

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Tantissime aziende come Toyota, IBM o Samsung stanno investendo sulla ricerca di una nuova tecnologia: una batteria al litio-aria dalla quale è possibile ottenere una densità di energia fino a 4 volte superiore rispetto a quella garantita dalle ricaricabili agli ioni di litio. 

Cosa è una batteria litio-aria

Le batterie litio-aria sono dei dispositivi elettrochimici che sfruttano l’ossigeno presente nell’atmosfera per ottenere delle prestazioni energetiche migliori

Nei sistemi classici, ogni cella si costituisce di due elettrodi, il catodo e l’anodo, sui quali avvengono delle reazioni chimiche e dove il flusso di elettroni viaggia in un lungo circuito che connette i due elettrodi, generando la corrente necessaria. 

I ricercatori dell’Illinois Institute of Technology (IIT) e dell’ U.S. Department of Energy’s (DOE) hanno effettuato questo mese degli esperimenti su queste nuove tecnologie, scoprendo che sono proprio le reazioni chimiche innescate da O2 e litio insieme che sviluppano una crescita delle potenzialità del prodotto.

Cresce la densità energetica: livelli record fino a 1200 Wh/kg

Nelle celle di queste batterie, il catodo non è più un elettrodo solido, ma viene rimpiazzato dall’ossigeno trasportato da un flusso d’aria proveniente dall’esterno, che penetra in una struttura molto porosa come una spugna, in genere realizzata con un materiale a base di carbonio, come il grafene.

La successiva rimozione del catodo comporta poi un risparmio di peso che contribuisce ad aumentare la percentuale di densità energetica

Il chimico Rachid Amide, che ha seguito gli esperimenti, ha sottolineato che, con ulteriori studi e sviluppi, ci potrebbe essere la possibilità di arrivare a dei livelli record, fino a 1200 Wh/kg, e dunque 4 volte superiori rispetto alla media garantita dalle tradizionali batterie agli ioni di litio. 

I problemi di questa tecnologia

Nonostante questa tecnologia rappresenti un’importante innovazione per il settore, ci sono dei problemi legati al rapido degrado della cella e all’elevato surriscaldamento, specialmente durante i processi di ricarica, che ne compromettono l’efficienza. 

Lo scorso gennaio, la cooperativa giapponese costituita dal National Institute for Materials Science (NIMS), la SoftBank Corp. e la Ohara Inc. hanno dichiarato di essere sulla buona strada per risolvere queste difficoltà, comprendendo che, mentre prima si credeva che l’usura delle celle fosse dovuta alle reazioni del catodo a un carico forse troppo eccessivo di ossigeno, i ricercatori hanno poi notato che invece la responsabilità è dell’anodo, che si corrode.

Si è così pensato di sviluppare uno strato di elettrolita solido per proteggerlo, e questa soluzione sembra essere risultata efficiente. 

Le aziende che vogliono investire sulle batterie litio-aria

L’industria è sempre alla ricerca di nuovi sistemi per produrre delle batterie a elevate densità energetiche e che possano stoccare grandi quantitativi di energia in un peso ridotto. 

Quelle al litio-aria sembrano essere promettenti, ed è per questo che diverse aziende in tutto il mondo vogliono investire sul loro sviluppo e sulla ricerca, come Toyota, IBM e Samsung. Secondo delle previsioni di mercato, entro il 2031 queste nuove tecnologie si imporrano con tasso annuo di crescita composto (tasso di rendimento di un investimento) del 10.5%, sostituendo parte delle attuali celle agli ioni di litio. Ma questo sarà tutto da vedere. 

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