Batteria litio-metallo in arrivo: autonomia raddoppiata!

La "batteria dei sogni" si prepara ad arrivare sul mercato. Avevamo ribattezzato così, nel 2013, la soluzione messa a punto da SolidEnergy Systems – startup nata in seno al MIT di Boston – che aveva sviluppato una batteria litio-metallo con una capacità doppia rispetto alle batterie agli ioni di litio attuali. La batteria non è solo il doppio più densa, ma anche sicura e in grado di durare quanto le più recenti batterie che ritroviamo in smartphone, droni, auto elettriche e altri dispositivi.

"Con una densità energetica di due volte superiore possiamo creare una batteria con una dimensione pari alla metà ma che dura lo stesso tempo, oppure possiamo realizzare una batteria con le stesse dimensioni ma un'autonomia pari al doppio", ha spiegato Qichao Hu, coinventore della batteria e CEO di SolidEnergy.

La batteria, fondamentalmente, si basa sulla sostituzione di un materiale usato comunemente per l'anodo, la grafite, con un foglio di litio-metallo molto sottile capace di stoccare più ioni e garantire una maggiore capacità energetica. Modifiche chimiche all'elettrolita hanno inoltre reso la batteria litio-metallo, di solito volatile e di breve durata, ricaricabile e sicura da usare.

Un aspetto interessante è che la batteria può essere prodotta con i macchinari esistenti, usati per le batterie tradizionali, contenendo i costi. Nell'ottobre 2015 SolidEnergy ha creato un primo prototipo funzionante della sua batteria, un modo per testare la tecnologia e attrarre investitori. La risposta è stata buona, con finanziamenti per 12 milioni di dollari. La batteria aveva una dimensione pari alla metà di quella di un iPhone 6 ma era in grado di offrire 2 ampere/ora, rispetto alla batteria del telefono da 1,8 ampere/ora.

SolidEnergy ha intenzione di portare le sue batterie su smartphone e indossabili a inizio 2017 e poi, nel 2018, punterà alle auto elettriche. La prima applicazione però sarà nel settore dei droni, a novembre. "Diversi clienti usano droni e palloni per portare Internet gratis nei paesi in via di sviluppo e per operazioni di soccorso. È un'applicazione molto interessante e nobile", ha affermato Hu.

Per quanto riguarda le auto elettriche, Hu ritiene che la sua batteria possa avere un "enorme impatto sociale". "Lo standard industriale dice che i veicoli elettrici devono fare almeno 200 miglia con una singola carica. Possiamo realizzare una batteria con dimensioni pari alla metà e con metà del peso per percorrere la stessa distanza o possiamo farla delle dimensioni e dello stesso peso, ma l'auto farà 400 miglia con una sola carica".

La nuova batteria non è nata dall'oggi al domani, ma è frutto di diverse innovazioni e di un importante lavoro ingegneristico per superare alcuni intoppi. Il foglio ultrasottile di litio-metallo usato per l'anodo, ad esempio, ha uno spesso pari a un quinto dell'anodo litio-metallo tradizionale ed è diverse volte più sottile e leggero rispetto agli anodi in grafite, carbonio o silicio. In questo modo la dimensione della batteria è stata ridotta della metà.

C'era però un grande problema: la batteria funzionava solo a 80 °C o più. Per risolvere questo problema Hu e il suo team hanno creato un elettrolita ibrido, solido e liquido. Il foglio litio-metallo è stato ricoperto con un elettrolita solido sottile che non deve essere riscaldato per funzionare. Il team ha poi creato un elettrolita liquido non infiammabile e applicando ulteriori modifiche chimiche al separatore e al design della cella ha impedito che questa reagisse negativamente con il litio-metallo.

Il risultato finale è una batteria che opera a temperatura ambiente e ha caratteristiche di capacità energetica, durata e sicurezza senza precedenti.