Alfonso Maruccia

La batteria di domani, oggi

Ingegneri dell'MIT sviluppano una nuova soluzione per il rilascio di energia dai tradizionali accumulatori agli ioni di litio. Capaci di caricarsi e scaricarsi in dieci secondi. E magari aprendo la strada a una nuova generazione di auto elettriche

Roma - In attesa che le promesse dell'etanolo divengano realtà, nel campo delle fonti energetiche portabili e ricaricabili si continua a investire in maniera consistente nell'avanzamento tecnologico delle tradizionali batterie agli ioni di litio. Una dalle ricerche più promettenti in tal senso arriva dal Massachusetts Institute of Technology (MIT), dove gli ingegneri dei materiali hanno trovato il sistema di sfruttare tecnologie attuali per applicazioni futuribili, capaci di trasforamrsi in pochissimi anni in prodotti commerciali concreti.

Il vantaggio degli accumulatori a base Li-Ion, come sa chiunque abbia mai avuto a che fare con un telefonino, un portatile o la vasta serie di dispositivi elettronici che ne fa uso, è la loro capacità di immagazzinare una notevole quantità di energia per rilasciarla poi quando necessario e mantenendo la carica per periodi di tempo relativamente lunghi.

Lo svantaggio principale della tecnologia, però, è la sua scarsa capacità di ricaricarsi e fornire "scoppi" energetici in una frazione di tempo ristretta, alimentando ad esempio le necessità di potenza di una ipotetica auto elettrica Li-Ion in caso di accelerazione. Gerbrand Ceder, professore di scienza ed ingegnerizzazione dei materiali all'MIT, è partito dal presupposto che tale caratteristica dipendesse dal fatto che i suddetti ioni di litio si muovessero semplicemente troppo lentamente all'interno del materiale, scoprendo al contrario che non era questo il caso.
Nelle sofisticate simulazioni al computer realizzate con il contributo dei colleghi, infatti, Ceder si è accorto che nel ben noto composto litio-ferro-fosfato gli ioni si sarebbero dovuti muovere molto più velocemente di quanto accadeva in realtà. A quel punto i ricercatori hanno spostato l'attenzione sui materiali utilizzati nella produzione degli accumulatori, e calcoli successivi hanno evidenziato che gli ioni possono sì viaggiare velocemente da una parte all'altra del composto, ma solo attraverso "tunnel" nanoscopici accessibili dalla superficie del materiale.

Se, all'inizio del suo tragitto nella cella dell'accumulatore, uno ione di litio si trova allineato direttamente all'entrata di un suddetto tunnel, allora la carica si trasmette con rapidità ed efficienza. Ma se al contrario questo accesso diretto non è immediatamente disponibile, lo ione trasporta lentamente la propria carica "perdendo tempo" per trovare l'entrata del tunnel.

Passando dalla teoria alla pratica, Ceder e il suo studente Byoungwoo Kang sono riusciti a ideare una nuova struttura di superficie per il composto litio-ferro-fosfato, realizzando una sorta di "circonvallazione" che gli ioni di litio percorrono per accedere all'entrata del tunnel e trasportare la carica energetica nel modo più efficiente possibile.

Nella ricerca di Ceder e Kang non c'è in pratica nessuna "novità" propriamente detta, se non appunto l'innovativa ingegnerizzazione di materiali e tecnologie già usate, note e commercializzate da tempo. La tecnica ideata dal duo è stata sino a ora impiegata per sviluppare una batteria prototipo capace di caricarsi o "scaricare" tutto il suo potenziale energetico nell'arco di 10-20 secondi, utilizzando per di più una minore quantità di materiale e uno spazio più compatto.

Gli sviluppi tecnologici del MIT dovrebbero dunque non solo di donare al litio-ferro-fosfato una nuova vita come materiale prediletto per gli accumulatori energetici portatili, ma anche permettere di realizzare (entro due-tre anni) batterie più compatte, altamente efficienti e utilizzabili in applicazioni pratiche fino a ora impensabili come le auto completamente elettriche citate all'inizio. Questo almeno finché le ricerche sulle celle a combustibile, che pure continuano a produrre risultati notevoli dal punto di vista sperimentale, non saranno in grado di dire la loro nel sempre più promettente settore delle fonti energetiche rinnovabili.

Alfonso Maruccia
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