A cura di Christoph Müller-Dott, Managing Director Central Southern and Eastern Europe, Orange Business Services
L’avanzamento della tecnologia delle batterie significa ben di più che migliorare le prestazioni degli smartphone: le auto elettriche, l’energia verde e i dispositivi connessi beneficeranno tutti dei miglioramenti nella scienza delle batterie.
Negli ultimi anni i problemi con le tradizionali batterie agli ioni di litio hanno causato ripercussioni negative per molti grandi brand. Le batterie agli ioni di litio utilizzate in alcuni smartphone, bici elettriche e persino negli skate elettrici conosciuti come “hoverboard” hanno preso la sciagurata abitudine di esplodere. Questo è un problema perché il litio è il metallo più leggero e quindi è ideale per l’uso nelle batterie; può immagazzinare la più alta quantità di carica in relazione al peso.
il litio cominciò ad andare per la maggiore in ambito tecnologico all’inizio degli anni ’90, quando microchip sempre più potenti creavano una richiesta di dispositivi portatili più potenti. Da allora, la tecnologia agli ioni di litio è migliorata immensamente: la densità di energia si è moltiplicata per sei e il costo si è ridotto a un decimo.
Il re li-ione
Le batterie agli ioni di litio oggi fanno molto di più che alimentare laptop e smartphone. Sono utilizzate in auto ad alte prestazioni come la Tesla Model S e la Chevy Bolt. Sono anche vitali nel settore energetico, dove sono utilizzate per superare l’intermittenza delle fonti di energia rinnovabile come il solare e l’eolico, e sono anche usate per sostituire gli impianti “di picco” inefficienti, le centrali elettriche che funzionano solo in periodi di forte domanda. Oggi alcune auto elettriche possono percorrere 300 km con una singola carica e lo stoccaggio a griglia agli ioni di litio è già una realtà in alcune applicazioni. La domanda di energia rinnovabile tende ad avere picchi e momenti morti e l’energia generata deve essere immagazzinata in modo efficace, un altro fattore che alimenta la necessità di batterie migliori.
La batterie agli ioni di litio hanno però dei limiti. L’intercalazione rimane un problema, per cui i componenti di una batteria si degradano mentre si carica e scarica. Anche la fisica di base ha un ruolo, poiché c’è un limite alla quantità di litio che è possibile inserire fisicamente tra l’anodo e il catodo della batteria, il che significa che esiste un limite all’energia che può essere sprigionata. È probabile che le batterie agli ioni di litio possano ancora incrementare la loro resa dal 50% al 100% rispetto a oggi, ma non di più. Perché la trasformazione energetica tenga il passo con la trasformazione digitale saranno necessarie nuove strategie e approcci tecnologici.
Ecco sei potenziali scoperte per batterie migliori:
Batterie allo stato solido per auto
Toyota ha presentato una nuova tecnologia delle batterie che – afferma – può consentire alle auto elettriche di fare viaggi molto più lunghi. Il gigante automobilistico ha sviluppato una solida tecnologia elettrolitica che potrebbe rendere molto più leggere le batterie e quindi dare una portata migliore alle auto. La composizione solida dell’elettrolita, inoltre, non si degrada come le batterie agli ioni di litio. Toyota spera di avere questa nuova tecnologia nelle sue auto entro il 2020.
L’inventore di li-ion fa una nuova scoperta
Qualche mese fa John Goodenough, il co-inventore 94enne della cellula della batteria agli ioni di litio, ha annunciato una scoperta nelle batterie allo stato solido. L’impatto sull’industria automobilistica potrebbe essere enorme. Come ha detto lo stesso Goodenough: “Costo, sicurezza, densità energetica, velocità di carica e scarica e durata del ciclo sono fondamentali perché le auto elettriche diventino più diffuse. Riteniamo che la nostra scoperta risolva molti dei problemi inerenti alle batterie di oggi”. Le nuove celle a stato solido utilizzano elettroliti in vetro che permettono l’uso di un anodo di metallo alcalino, che consentono di sostituire il litio con il ben più economico sodio. Il sodio può essere estratto dall’acqua di mare per contenere i costi.
Li-Ion cilindrico
Al recente Salone dell’auto di Francoforte, Samsung SDI ha svelato una nuova tecnologia che potrebbe sfidare Tesla nella corsa per la supremazia della batteria a lungo raggio. Le nuove celle cilindriche agli ioni di litio di Samsung sono in grado di estendere il raggio dei veicoli elettrici da 600 a 700 chilometri, più dell’attuale prestazione del Model S, l’auto di punta di Tesla. Samsung ha anche sviluppato un concetto di batteria multifunzionale per auto elettroniche, in cui le singole batterie nel telaio sono plug & play – quindi si può sempre averne una carica.
Celle a combustibile avanzate
I ricercatori della Pohang University in Corea del Sud hanno sviluppato una cella a combustibile che in teoria potrebbe consentirci di caricare i nostri cellulari una volta a settimana. La cella combina acciaio inossidabile poroso con elettrolita sottile come una pellicola ed elettrodi a capacità termica minima per creare una batteria che è molto più duratura e potrebbe essere utilizzata sulle auto elettriche in futuro.
Batterie agli ioni di sodio
Queste batterie utilizzano il sale e sono già in uso nei portatili grazie a un prototipo introdotto dalla rete di ricerca francese RS2E. La batteria è costruita su uno standard progettato per i laptop e potrebbe essere estesa alle auto elettriche come la Tesla Model S. Questa batteria da 6,5cm potrebbe raggiungere i 90 watt-ora per chilogrammo, cosa che la mette nella stessa lega degli ioni di litio.
Centrali elettriche miniaturizzate
Oppure, una batteria che “produce” energia anziché immagazzinarla. Durante il Sikorsky Challenge 2016, prestigioso concorso internazionale per progetti di ricerca, lo scienziato ucraino Vladislav Kiselev ha introdotto un nuovo tipo di batteria che – sostiene – può alimentare gadget come smartphone – e potenzialmente anche automobili – fino a 12 anni senza che sia necessario effettuare una ricarica. Kiselev dice che la sua batteria è diversa perché usa il trizio e la sua capacità di emettere elettroni, il che contribuisce a rendere la batteria 1.000 volte più potente.
La sfida per una batteria migliore è in corso
Il governo del Regno Unito ha recentemente annunciato un investimento di 246 milioni di sterline nella nuova tecnologia delle batterie, che comprende una competizione da 45 milioni di sterline per rendere le batterie più accessibili ed economiche. Negli Stati Uniti, Qualcomm ha investito in una start-up che afferma di aver sviluppato una batteria agli ioni di litio sicura e che non comporta il rischio di esplosione. L’imprenditore britannico degli aspirapolvere James Dyson ha promesso 1,4 miliardi di dollari in cinque anni per far avanzare la tecnologia delle batterie. I ricercatori tedeschi stanno attualmente lavorando a una nuova batteria efficiente in termini di spazio che ha un involucro che immagazzina energia e potrebbe aiutare le auto elettriche a percorrere 900 km con una singola carica.
La batteria è diventata la trappola per topi del ventunesimo secolo: costruiscine una migliore e il mondo sarà nelle tue mani.
