Nuove batterie al litio: a 94 anni Goodenough si supera

Avere 94 anni e non sentirli: magari non tutti conoscono il nome di John Bannister Goodenough, ma non c’è nessuno che non abbia in tasca – o sulla scrivania – la sua invenzione. Il fisico quasi centenario è infatti accreditato come uno dei principali sviluppatori delle batterie ricaricabili al litio, ovvero degli accumulatori che utilizziamo tutti quanti nei nostri smartphone. Ebbene, non contento, giunto alla sua veneranda età, il professore di ingegneria dell’Università del Texas e già vincitore del Charles Stark Draper Prize, si è unito ad altri due ricercatori per dare vita a delle nuove batterie al litio, più potenti, più stabili e più sicure.

John Bannister Goodenough e Maria Helena Braga

Le nuove batterie al litio sviluppate dal team di ricerca di Goodenough sono le prime mai realizzate in stato completamente solido, e sono pensate per alimentare smartphone, device mobili, automobili elettriche e perché no, anche per costituire le future stazioni di storage domestico. A guidare lo sviluppo di queste nuove batterie al litio, oltre a Goodenough, è da sottolineare anche la presenza della ricercatrice Maria Helena Braga, che lavora da anni a questa nuova tecnologia, fin dalle sue ricerche effettuate presso l’Università di Porto. La collaborazione con l’anziano professore è invece iniziata due anni fa, e da allora gli studi di Braga hanno fatto enormi progressi, grazie ai nuovi punti di vista apportati da Goodenough: gli ingegneri hanno infatti pubblicato di recente i risultati del loro lavoro sulla rivista Energy & Environmental Science.

I vantaggi delle nuove batterie al litio

Stando ai dati riportati dal team di ricercatori, le nuove batterie al litio possono vantare una densità di energia tre volte maggiore a quella delle batterie attualmente in commercio. A definire la durata della carica di un veicolo, ovvero quanti chilometri si possono percorrere tra un pieno di energia e l’altro, è proprio la densità delle batterie: grazie alle nuove batterie al litio, l’autonomia dei veicoli elettrici potrebbe essere triplicata, così da percorrere molti più chilometri tra una stazione di ricarica e l’altra. E non è tutto qui: ad essere maggiore non sarebbe solo la capacità, ma anche la durata del ciclo di vita di queste nuove batteria al litio e, dulcis in fundo, anche la velocità di ricarica. Per fare il pieno ad un’automobile, dunque, non si parlerebbe più di ore, ma di minuti. Come ha del resto spiegato Goodenough,

«il costo, la sicurezza, la densità di energia, la velocità di ricarica e di scaricamento e il ciclo di vita sono gli aspetti critici che ostacolano un’ampia adozione delle automobili a batteria. Speriamo che la nostra invenzione possa risolvere alcuni dei problemi che accompagnano le batterie attuali».

Elettroliti solidi per aumentare sicurezza e densità

Si è detto dunque che le nuove batterie al litio di Goodenough saranno totalmente allo stato solido. Forse non tutti sanno che le batterie attuali sono infatti composte da elettroliti liquidi, i quali hanno la funzione di trasportare gli ioni di litio tra l’anodo e il catodo. I ricercatori si sono però convinti che questo non fosse il metodo migliore per far funzionare una batteria: le batterie a celle di questo tipo infatti non possono garantire una sicurezza assoluta. Se ricaricate troppo velocemente – cosa che di fatto non può succedere utilizzando solamente gli appositi caricatori – potrebbero portare ad una creazione di cristalli, causando così un pericoloso cortocircuito il quale, a sua volta, potrebbe innescare una esplosione e quindi un principio di incendio della batteria. Per eliminare questa evenienza, i ricercatori hanno deciso di realizzare le nuove batterie al litio con degli elettroliti in vetro, così da poter utilizzare un anodo alcalino. Ed è esattamente quest’ultimo fattore, ovvero un anodo di litio, sodio o potassio, che permette in definitiva un aumento della densità dell’energia e l’allungarsi del ciclo di vita della batteria. I vantaggi, però, non sono finiti qui, soprattutto quello legati ad un eventuale utilizzo nelle automobili elettriche. Queste nuove batterie al litio potrebbero infatti essere utilizzate senza alcun problema e con un’alta conduttività -20 gradi Celsius, temperatura che avrebbe messo in crisi qualsiasi altra batteria.

Batterie più potenti ed sostenibili

Ma le notizie non sono buone solamente per gli amanti dell’high-tech, anzi. Le nuove batterie al litio di Goodenough e Braga sono infatti pensate anche per l’ambiente: da un lato potrebbero rappresentare un vero salto di qualità per le automobili elettriche e quindi per il trasporto a zero emissioni; dall’altro, queste batterie possono essere realizzate con dei materiali eco-friendly, il che, parlando di accumulatori di energia, non è per nulla scontato. I nuovi elettroliti solidi in vetro, infatti, permettono di sostituire il litio con il sodio, il quale essendo estratto dall’acqua marina è più naturale, molto meno dannoso e maggiormente economico. I due ricercatori, però, non si fermano qui: il loro lavoro va avanti per migliorare ancora di più la propria invenzione, muovendosi soprattutto in direzione delle automobili elettriche e dei sistemi di accumulo energetico domestico.