Tecnologie sorprendenti da tenere d’occhio: batterie al litio metallico

Batterie a litio metallico, le prestazioni migliorano ancora

Dalle celle primarie a quelle secondarie: un nuovo design porta l’anodo al litio più vicino ai sistemi di accumulo ricaricabili

Le batterie al litio metallico sono essenzialmente pile primarie, ossia monouso. Da non confondere con le ricaricabili agli ioni di litio, questi dispositivi offrono un’elevata densità di carica, e dunque lunga durata, e possono produrre tensioni da 1,5 V – paragonabile a una zinco-carbonio o a una batteria alcalina – a circa 3,7 V.

Il loro punto forte è l’anodo in litio (da cui prendono il nome) che vanta una capacità circa 10 volte maggiore rispetto gli elettrodi in grafite. Peccato che questo elemento costituisca anche il loro tallone d’Achille: durante i cicli di carica e scarica tipici delle pile secondarie, il litio metallico tende a produrre dendriti, degradando le prestazioni della batteria. Questo accade perché le minuscole strutture dendritiche che si creano sullo strato superficiale dell’anodo perforano il separatore dell’unità provocando cortocircuiti. In altre parole, allo stato attuale non sono commercializzabili come batterie ricaricabili.

Le batterie al litio metallico

Le batterie sono ritenute dagli esperti uno dei principali punti deboli di molte industrie ad alto tasso di tecnologia, a cominciare da quella delle auto elettriche, di cui rappresentano in un certo senso il presupposto stesso. Le difficoltà di sviluppo di batterie agli ioni di litio che siano potenti e di lunghe autonomia e durata nel tempo si riflettono su un mercato caratterizzato da costi ancora relativamente alti.

Una tecnologia promettente è quella delle batterie al litio metallico sviluppate dall’azienda californiana QuantumScape e destinate alle auto elettriche. Sono particolari batterie “allo stato solido” in cui l’elettrolita – la sostanza, solitamente liquida, che permette il passaggio della corrente elettrica – è appunto un materiale solido. Il principale vantaggio è il prolungamento significativo sia della vita che della durata delle batterie, peraltro non infiammabili. Secondo il costruttore può ottenere un’autonomia fino all’80% superiore e si può ricaricare da 0 all’80% in soli 15 minuti.

In base a un accordo con Volkswagen, le prime auto con batterie al litio metallico di QuantumScape potrebbero essere in commercio entro il 2025

Più energia nello stesso peso e volume

Questi i numeri: in termini volumetrici, la nuova batteria può immagazzinare 1 kWh/litro, circa, quattro volte quello che immagazzina l’attuale batteria Tesla Model 3. In peso, offre  tra 380-500 Wh/kg, rispetto a circa 260 Wh/kg per gli attuali pacchetti Tesla.

Meglio di quel che ha promesso Elon Musk (400 Wh/kg) con le nuove celle Tesla che arriveranno fra tre o quattro anni.

 

Immagine di copertina: Freepik


 

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