Batterie litio-aria, 10 volte l'autonomia rispetto al litio nello stesso spazio

Batterie litio-aria, 10 volte l'autonomia rispetto al litio nello stesso spazio

L'Università di Cambridge ha mostrato l'evoluzione della tecnologia per le batterie del prossimo futuro. Aiuterà il settore degli smartphone, dei tablet e dei notebook, ma i vantaggi più evidenti saranno naturalmente nell'automotive

di Nino Grasso pubblicata il , alle 14:01 nel canale Scienza e tecnologia
 

Un gruppo di ricercatori dell'Università di Cambridge ha rilasciato un documento in cui attesta la realizzazione di un prototipo di batteria litio-aria che supera alcuni degli ostacoli noti in precedenza. Le caratteristiche dell'unità sembrano essere interessanti e potrebbero aprire ad un ventaglio di opportunità molto vasto per il futuro dei dispositivi mobile o dell'automotive in genere. Il prototipo ha un'elevata densità energetica, può essere caricato più di 2000 volte ed è il 90% più efficiente rispetto alle tecnologie studiate in precedenza.

Ci vorranno almeno 10 anni

Pensare ad un passaggio alla nuova tecnologia dall'oggi al domani sarebbe comunque utopico. Gli stessi ricercatori dell'Università di Cambridge hanno candidamente ammesso che ci vorranno almeno 10 anni perché si vedano i primi usi in ambito commerciale della batteria litio-aria, tuttavia il nuovo documento dimostra come progressivamente si stiano abbattendo gli ostacoli che rendevano decisamente più complicata l'integrazione della tecnologia su prodotti rivolti ai diversi mercati.

Abbiamo parlato della batteria litio-aria nel 2013, e da allora la ricerca prosegue a gonfie vele al fine di ridurre tutti i limiti della batteria agli ioni di litio, la stessa che è estremamente diffusa ad oggi sul piano commerciale e che è stata lanciata da quasi 25 anni. Un quarto di secolo fa le batterie agli ioni di litio aiutavano a superare i limiti delle tecnologie di allora, e si sono fatte spazio mostrandosi come la soluzione più adatta agli usi commerciali e degli utenti. Ma questo non significa che non abbia i suoi limiti.

Le batterie litio-aria sono particolarmente più leggere e hanno una maggiore densità di energia, elementi assolutamente indispensabili soprattutto per una superiore efficienza nelle auto elettriche così come su altri dispositivi mobile. Le due caratteristiche infatti garantirebbero un peso ridotto dell'intera vettura (il cui pacco batteria rappresenta una percentuale consistente), traducendosi immediatamente in una percorrenza su singola carica maggiore e un'esperienza di guida senza dubbio più gradevole.

Fra gli ostacoli abbattuti dall'Università di Cambridge il più importante sembra quello della longevità. Cicli di carica ripetuti diminuivano consistentemente l'efficacia della batteria, soprattutto perché si potevano creare reazioni chimiche non volute all'interno della stessa unità. La reazione chimica che avveniva nel ciclo di carica e scarica di molte batterie Li-O2 studiate precedentemente formava perossido di litio, mentre la nuova unità dell'Università di Cambridge produce idrossido di litio.

La batteria è composta da un anodo metallico di litio, un elettrodo di ossido di grafene e un additivo di ioduro di litio che agisce come mediatore delle reazioni di ossidoriduzione e come solvente di dimetossietano. I ricercatori sono stati in grado di produrre e poi rimuovere l'idrossido di litio durante il ciclo di carica e scarica. Anche aggiungere piccoli quantitativi di acqua nella batteria ha aiutato ad ottenere lo stesso obiettivo, ovvero mantenere la stessa efficienza anche dopo periodi di tempo prolungati.

I ricercatori dell'Università sono riusciti anche a ridurre il cosiddetto "voltage gap" a 0,2V, un numero particolarmente vicino a quello delle batterie attualmente diffuse commercialmente. Il team ha anche rivelato alcuni numeri che fanno ben sperare sulla nuova tecnologia: la loro nuova batteria ha una densità energetica teorica di 3.350Wh/kg, di molto superiore rispetto alle batterie odierne che si attestano intorno ai 140-250Wh/kg. Tuttavia, le stime sono al ribasso rispetto a quando nel 2012 si davano le batterie Li-O2 capaci di arrivare a 13.500Wh/kg.

Ci sono ancora però parecchie problematiche

Ci sono ancora però parecchie problematiche: il voltage gap e le caratteristiche dell'elettrodo si mantengono solo per rate di carica e scarica ben specifici, e l'anodo in litio del loro prototipo forma a volte dendriti che compromettono drasticamente le prestazioni della batteria. Come già noto, inoltre, alcuni composti che si trovano nell'aria oltre all'O2 possono formare sottoprodotti chimici negativi ed eventuali reazioni non desiderate. Alla luce dei pro e dei contro attuali è facile considerare queste tecnologie come "vaporware", ovvero speranze che non verranno mai esaudite.

Non ci sembra tuttavia così per la batteria litio-aria. C'è molto fermento sulla tecnologia e vari team ne stanno studiando i segreti e le modalità di integrazione. È ovvio che non verrà integrata negli smartphone della prossima generazione o in quella successiva, tuttavia è molto probabile che sarà questa la batteria che sostituirà l'abusatissima agli ioni di litio al fine di venire incontro alle problematiche che affrontano ai nostri giorni i produttori di automobili elettriche o di dispositivi mobile in genere.

27 Commenti
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the fear9030 Ottobre 2015, 14:11 #1
"Pensare ad un passaggio alla nuova tecnologia dall'oggi al domani sarebbe comunque utopico. Gli stessi ricercatori dell'Università di Cambridge hanno candidamente ammesso che ci vorranno almeno 10 anni perché si vedano i primi usi in ambito commerciale della batteria litio-aria"

LMCH30 Ottobre 2015, 14:20 #2
10 anni = se ci riempite di soldi ORA, forse tra 10 anni
vi potremo dire che ci si può ricavare qualcosa di commerciabile
(da sviluppare dopo, con altri soldi).
PietroGiuliani30 Ottobre 2015, 14:33 #3
Mai come nel campo delle batterie mi è capitato di sentire promesse su promesse di innovazioni mirabolanti, negli ultimi cinque anni almeno.
Non una che sia ancora arrivata ad avere un impatto significativo nella vita di tutti i giorni. L'ultimo passo significativo è stato l'abbandono delle Nickel Metal-Hydride un decennio fa...

Mi fa parecchio specie che frotte di imbonitori si gettino come avvoltoi su una carcassa promettendo alla gente miglioramenti nella settore che diventato insieme il più necessario e il più trascurato dai produttori di dispositivi mobili (e non solo smartphone).

Poi ok la Cambridge Uni non sarà di quella risma lì, ok la ricerca ha i suoi tempi etc. però qui si sta passando il segno, è un'offesa all'intelligenza questa...

Batterie dalla durata infinita! ricariche istantanee! batterie sottili come un foglio di carta! Venghino siori venghino!
KampMatthew30 Ottobre 2015, 15:01 #4
Se non ci mettono dentro anche un po' di graphene non le compro
KampMatthew30 Ottobre 2015, 15:05 #5
Originariamente inviato da: PietroGiuliani
batterie sottili come un foglio di carta!


Eh no, quelle esistono per davvero
Non sono come un foglio di carta, ma ci siamo vicini. La mia banca, la bpn, mi diede il token che non è il solito oggetto in plastica tipo portachiavi, ma ha lo stesso preciso formato e spessore di una carta di credito infatti lo tengo nel portafogli insieme a bancomat e carte di credito.
La durata stimata della batteria che è orientativa perchè dipende da quante operazioni fai, quindi di conseguenza di quante volte lo accendi per farti generare il numeretto, è di circa 5 anni. Ce l'ho da 4 e funziona ancora perfettamente e devo dire che lo uso molto.
calabar30 Ottobre 2015, 16:19 #6
Almeno 10 anni è davvero troppo.
Possibile che dopo tanti anni di ricerca non esista una tecnologia capace di sostituire quelle attuali?
Non dico una tecnologia rivoluzionaria, ma per lo meno qualcosa di meglio delle batterie che ormai troviamo da una vita sui nostri dispositivi e che magari pongano rimedio a qualcuno dei difetti.

Se poi si parla di automobili, secondo me il futuro sono i supercapacitori. Magari per questi ci vorranno davvero 10 anni, ma saranno con tutta probabilità preferibili a qualsiasi tipo di batteria si tirerà fuori per allora (sempre che queste tecnologie siano mature per allora, ovviamente).
Queste batterie sarebbero dovute essere pronte in non più di quattro o cinque anni.

Originariamente inviato da: KampMatthew
Se non ci mettono dentro anche un po' di graphene non le compro

Originariamente inviato da: Articolo
La batteria è composta da un anodo metallico di litio, un elettrodo di ossido di grafene ...

Ahi ahi, non sei stato attento, vedo!

@Nino
Un piccolo consiglio. Finito di scrivere l'articolo, sostituisci tutti i "particolarmente" con "molto", ne gioverà di molto la leggibilità.
fires8930 Ottobre 2015, 16:29 #7
Le batterie sono Litio-Ossigeno, non Litio-Aria(che già di per se è una miscela di gas)
theboy31 Ottobre 2015, 00:07 #8
ci mancava il grafene, ci stavamo preoccupando
LMCH31 Ottobre 2015, 00:09 #9
Originariamente inviato da: PietroGiuliani
Mai come nel campo delle batterie mi è capitato di sentire promesse su promesse di innovazioni mirabolanti, negli ultimi cinque anni almeno.


Soldi.

Le batterie sono l'elemento limitante di tutti dispositivi "mobili" attuali e delle auto elettriche.

Una nuova tecnologia con caratteristiche migliori di quelle attuali vale un sacco di soldi.

Il problema è che le tecnologie su cui si basano le batterie attualmente sul mercato hanno da anni affinato e raggiunto un equilibrio ottimale tra vantaggi e svantaggi, ogni nuova tecnologia invece viene presa in considerazione per i [U]potenziali[/U] vantaggio e sperando che gli svantaggi già noti si possano almeno mitigare a sufficienza.

Quindi tante idee "interessanti" da cui partire, ma poi anche tanti vicoli ciechi o investimenti che finiscono prima chesi riesca a mettere a punto qualcosa di sufficientemente promettente da attirare ulteriori finanziamenti.
TheQ.31 Ottobre 2015, 12:04 #10
La batteria è composta da un anodo metallico di litio, un elettrodo di ossido di grafene e un additivo di ioduro di litio che agisce come mediatore delle reazioni di ossidoriduzione e come solvente di dimetossietano

Ma questi composti poi sono riciclabili?!

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