Un team giapponese e australiano (Università del New South Wales e di Yokohama) ha appena annunciato di aver creato una batteria a stato solido che, a sua detta, è letteralmente eterna. Ed ora, un flashback.
Quest’estate valutavo con un po’ di orgoglio il fatto che il mio smartphone avesse ormai quasi 4 anni. Tempi biblici al giorno d’oggi, tra obsolescenza programmata e continui aggiornamenti, anche minimali, che quasi costringono a cambiare dispositivo ogni 18 mesi (o meno). Io a cambiarlo non ci pensavo proprio, ma un caldo giorno di luglio la placca posteriore si è letteralmente eiettata davanti ai miei occhi. Si, eiettata, come quei sedili da pilota di jet quando uno preme il tasto per cavarsela col paracadute. Eh? Semplice: la batteria si era gonfiata a dismisura, facendo “scoppiare” il dispositivo. Avrebbe potuto prendere fuoco, mi ha detto il tizio delle riparazioni.
Bene. Cioè, male. Perchè questo è un evento abbastanza comune, e probabilmente molti di voi lettori hanno vissuto qualcosa di simile. Tuttavia, ciò che preoccupa veramente è l’impatto ambientale di questa scarsa durata della batteria, specie ora che metteremo queste cose ovunque, nelle case a conservare l’energia delle rinnovabili e praticamente in tutte le auto. Il “Santo Graal” in questo campo è trovare una batteria che duri molto più a lungo, e sia molte più stabile. Vi ho raccontato di molte ricerche in questa direzione, e questa ha dell’incredibile.
Ok, ragazzi, avete la mia attenzione.
Una premessa prima di immergerci in questa ricerca sorprendente, per capire di cosa parliamo. La maggior parte di noi utilizza batterie alimentate da ioni di litio, che hanno due elettrodi (positivi e negativi) e un elettrolita gelatinoso, oltre a un separatore al centro. Questo elettrolita permette agli ioni di litio di muoversi tra gli elettrodi, consentendo alla batteria di immagazzinare e rilasciare energia elettrica. Una batteria a stato solido funziona in modo simile, ma utilizza un elettrolita solido in ceramica o vetro. Questi elettroliti più densi permettono alle batterie a stato solido di contenere più energia e di essere più veloci rispetto alle batterie agli ioni di litio. Per questo motivo, sono ideali per i veicoli elettrici a lungo raggio, l’aviazione alimentata a batteria e persino le navi alimentate a batteria.
E ora, il punto debole di entrambe: la durata. Che succede? Perchè queste batterie “invecchiano” in questo modo? Provo a dirlo in breve. Talvolta, gli ioni di litio presenti nell’elettrodo positivo possono attrarre e assorbire elettroni “fuorilegge”, trasformandosi in depositi di litio metallico grezzo. Questo processo può ridurre la quantità di ioni di litio disponibili nella batteria, riducendo così la sua capacità complessiva. Un po’ come le placche di colesterolo in un’arteria, poi, se questi depositi di litio si accumulano (in picchi chiamati dendriti), possono causare un cortocircuito catastrofico nella cella. Accade nelle batterie agli ioni di litio, e al momento ancora più catastroficamente in quelle a stato solido. Voilà. E il mio telefono è andato.
Si, ma la batteria eterna?
Eccoci. Nella ricerca appena pubblicata su Nature (come sempre ve la linko se volete approfondire: la trovate qui), il team annuncia di aver creato un elettrodo positivo così stabile da non produrre depositi di litio, il che significa che una batteria a stato solido che lo utilizza non si degraderà praticamente mai. Per dimostrarlo, hanno costruito una piccola cella da 300 mAh e l’hanno testata ripetutamente. Dopo 400 cicli di ricarica aveva ancora letteralmente la stessa capacità di partenza: in proporzione è come se una Tesla Model 3 LR avesse percorso 212.000 chilometri (132.000 miglia) senza perdere la sua capacità di carica. Di solito, le celle di Tesla si degradano del 12% dopo questa distanza, ma questo nuovo elettrodo sembra promettere un futuro con molti, molti meno limiti per le nostre batterie. Apre a scenari nei quali addirittura una batteria sopravvive alla vita del veicolo che la ospita, “migrando” su un nuovo veicolo.
Le implicazioni: tante e importantissime
Oggi, la produzione di veicoli elettrici e delle loro batterie comporta un alto impatto ambientale, tra emissioni di carbonio per la produzione e per le attività estrattive necessarie. Tuttavia, con questa nuova batteria eterna, l’industria dei veicoli elettrici sarebbe in grado di diventare molto più sostenibile. Si aprirebbero grandi spazi per il mercato dei veicoli elettrici di seconda mano, poiché anche quelli con un elevato chilometraggio sarebbero ancora in grado di funzionare correttamente. In altri termini chiunque, indipendentemente dal budget, potrebbe guidare un veicolo elettrico.
E le batterie di rete? Attualmente sono un pilastro fondamentale dell’infrastruttura di energia rinnovabile, ma la loro durata è limitata. Le celle funzionano per circa 20 anni. Al momento, questo non è un problema poiché nessuna batteria di rete ha più di 20 anni, ma quando inizieremo a sostituirle produrremo ulteriori emissioni di carbonio e attività minerarie dannose per l’ambiente. Con una batteria virtualmente eterna come quella presentata su Nature la durata delle batterie di rete sarà indefinita, e questo ridurrà molto le emissioni complessive di carbonio nel campo già più verde dell’energia rinnovabile.
In sintesi: questa batteria eterna può cambiare il mondo?
Direi proprio di si, anche se la parola “eterna” suona male, e non può essere vera. Il dati attuali ci mostrano che dopo un congruo numero di cicli la batteria non si è mossa di una virgola, ma non significa che una batteria non esaurirà mai la sua capacità. E comunque ci sono anche altri fattori da considerare: ad esempio, quanto ci vuole a caricare una batteria come questa? Quanto è sicura? Quanto costerà. Si fa presto a dire eterna.
Eppure, anche restando razionali c’è da esultare: se questi ricercatori, come annunciano, hanno trovato un modo per realizzare batterie incredibilmente durature e ad alta densità energetica, gli effetti a catena di una tale tecnologia avranno un profondo impatto sul nostro futuro, e sui nostri sforzi per salvare il mondo… da noi stessi.
