Auto elettriche: arriva la super batteria litio-aria di IBM

battery 500

Le automobili elettriche sono ormai una realtà, ma la loro diffusione, che potrebbe positivamente incidere sull’inquinamento atmosferico, è limitata da un problema ancora non risolto: la scarsa durata della batteria, che impedisce i lunghi spostamenti assicurati dai carburanti come benzina, gasolio e gas compressi (Gpl, metano). L’Ibm sta cercando di ovviare alla questione, per incentivare questi veicoli ecologici, con lo sviluppo di innovative batterie litio-aria, che assicurerebbero un sensibile incremento dell’autonomia complessiva. Il progetto, chiamato Battery 500 Project, è iniziato nel 2009.

Le attuali automobili elettriche, che funzionano con batterie al litio classiche, possono assicurare 100 miglia con una sola carica (circa 150 Km). Per arrivare a competere con l’autonomia dei carburanti attuali (500 miglia, ovvero circa 750 Km), la batteria dovrebbe essere molto pesante, incompatibile con le automobili utilitarie, e comunque troppo costosa perché la diffusione di questa tecnologia sia realmente capillare.

Il meccanismo di funzionamento delle attuali batterie al litio si basa sulla migrazione di ioni di questo elemento chimico, che vengono ciclicamente estratti da e introdotti in una matrice ospite (elettrodo) durante i processi di ricarica ed utilizzo. Parallelamente alla migrazione degli ioni avviene la riduzione/ossidazione della matrice ospite, che provoca il flusso esterno degli elettroni. In poche parole si verifica un’ossidoriduzione, ovvero una reazione chimica nella quale si genera una corrente di elettroni (dal litio alla matrice, costituita di solito da strutture lamellari o con interstizi accessibili agli ioni), utilizzabile come fonte di energia.

L’innovazione portata dall’Ibm consiste nell’introduzione dell’aria nel meccanismo. Durante il processo di scarica (ovvero quando la batteria è in funzione), l’ossigeno in essa presente reagisce con gli ioni litio sulla matrice, formando perossido di litio, una molecola nella quale due atomi di ossigeno sono legati tra loro e ciascuno con un atomo di litio. Durante la ricarica invece l’ossigeno è restituito all’atmosfera, mentre il litio rientra nel comparto da cui provenivano i suoi ioni (anodo).

La formazione del perossido consente alla batteria un’autonomia maggiore perché gli ioni litio vengono “trattenuti” per più tempo, rallentando il processo di scarica durante l’utilizzo dell’apparecchiatura. Questo implica un immagazzinamento di corrente elettrica e un accumulo di densità energetica fino a mille volte superiore a quella delle attuali batterie.

L’unico neo sembra essere una certa instabilità della tecnologia, insita nell’instabilità chimica stessa del perossido di litio, che tende a distruggersi, poiché il legame tra i due atomi di ossigeno è piuttosto debole. Tuttavia pare che possa essere costruito un primo prototipo delle batterie al litio-aria entro il 2013, per portare questo sistema sul mercato entro il 2020.

Naturalmente, affinchè la tecnologia si diffonda realmente, sarà anche necessario che le zone deputate alla ricarica delle batterie si moltiplichino considerevolmente, ma questo non è compito di chi investe nella ricerca.

Roberta De Carolis

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