Le batterie agli ioni di litio sono troppo costose, ecco da cosa saranno presto sostituite

Testate con successo le prime pile alluminio-zolfo, realizzate con materiali abbondanti e poco costosi. Hanno il vantaggio di avere un carico e scarico estremamente rapido

Foto MIT
Foto MIT
TiscaliNews

Le batterie agli ioni di litio hanno fatto ormai il loro tempo. Dopo anni di onorato servizio la loro egemonia viene messa in discussione da una nuova pila, più performante, che potrebbe dare slancio al mercato delle rinnovabili. Stando a quanto riportato sulle pagine della rivista scientifica Nature, un gruppo di scienziati coordinati dal professor Quanquan Pang, della School of Materials Science and Engineering (Peking University), e dal collega Donald Sadoway, del Department of Materials Science & Engineering (Massachusetts Institute of Technology - MIT) avrebbe dato vita ad nuovo tipo di batteria realizzata con materiali abbondanti e poco costosi.

“La nuova architettura della batteria - spiegano dal Mit - per i suoi due elettrodi utilizza alluminio e zolfo, con un elettrolita salino fuso in mezzo”. La nuova pila, che diversamente da quelle al litio non contiene alcun elettrolita infiammabile, risulta esser altamente performante: può esser caricata e scaricata in tempi rapidissimi.

Sadoway aveva come obiettivo quello di realizzare una batteria rivoluzionaria, capace di soddisfare il mercato automobilistico. Il risultato finale è invece andato ben oltre le sue più rosee aspettative. Dopo aver analizzato la tavola periodica, in cerca dei metalli economici più abbondanti sulla Terra, ha stilato un primo elenco... “Il metallo commercialmente dominante, il ferro, non ha le giuste proprietà elettrochimiche per una batteria efficiente. Ma il secondo metallo più abbondante sul mercato – e in realtà il metallo più abbondante sulla Terra – è l’alluminio. Quindi, mi sono detto, beh, facciamolo come un fermalibri. Sarà in alluminio”. A quel punto ha dovuto trovare l’elettrolita compatibile. Il più economico di tutti i non metalli era lo zolfo, quindi è diventato il secondo materiale dell’elettrodo.

La scelta è stata quasi obbligata perché il ricercatori non aveva intenzione di servirsi di “liquidi organici volatili e infiammabili, che a volte hanno portato a pericolosi incendi nelle automobili e in altre applicazioni delle batterie agli ioni di litio”. I ricercatori hanno testato alcuni polimeri ma alla fine sono passati a esaminare una varietà di sali fusi che hanno punti di fusione relativamente bassi, vicini al punto di ebollizione dell’acqua, invece di oltre 530° C per molti sali. “Una volta raggiunta la giusta temperatura, diventa pratico realizzare batterie che non richiedono speciali misure di isolamento e anticorrosione”.

Una batteria perfetta, in cui l’“ingrediente” di base è l’alluminio, che si trova ovunque e risulta essere riciclabile all’infinito. Vale lo stesso per lo zolfo, prodotto di scarto in molti processi industriali e per i Sali, ampiamente disponibili. I test, che hanno coinvolto ricercatori di molteplici università straniere, hanno dimostrato che le celle della nuova batteria sono in grado di “sopportare centinaia di cicli a velocità di carica oggi impensabili, con un costo previsto per cella di circa un sesto rispetto a quello delle celle agli ioni di litio”. A questo va aggiunta l’incredibile velocità di ricarica, 25 volte superiori alla media. Sadoway fa notare che la scelta del sale di cloro-alluminato ha permesso di ridurre al minimo i problemi di cortocircuito tipici delle normali batterie al litio.

Le nuove batterie sembrerebbero ideali per il mercato domestico, con capacità di stoccaggio di poche decine di Kilowatt ora, come anche per quello industriale. Fino a raggiungere accumuli di centinaia di megawatt ora. Il team è certo di poter avviare la produzione industriale delle nuove batterie entro il 2023.

C’è tuttavia chi ha contestato l’invenzione di Sadoway e colleghi, bollandola semplicemente come banale e irrealizzabile. Una batteria a base di zolfo, fanno notare alcuni ricercatori, rischierebbe di produrre cattivi odori, e non solo… Immediata la replica degli scienziati: “L’odore di uova marce è nel gas, acido solfidrico. Questo è zolfo elementare e sarà racchiuso all’interno delle celle. Se qualcuno dovesse provare ad aprire una cella agli ioni di litio nella sua cucina (e nessuno tenti di farlo) questo reagirebbe con l’umidità presente nell’aria producendo ogni sorta di gas”. Tutti i dubbi sono leciti, ed è bene sollevare le proprie perplessità, ma la batteria sarebbe sigillata allo stesso modo delle attuali pile sul mercato, “quindi non mi preoccuperei di questo”.