La tecnologia Li-S si prepara per le missioni spaziali
La tecnologia litio-zolfo (Li-S) è stata brevettata e sviluppata da OXIS Energy, un’azienda britannica nata nel 2004 che si è riproposta di rivoluzionare il mercato delle batterie ricaricabili. Anche se OXIS si concentra principalmente su veicoli elettrici, settore della difesa e accumulo dell’energia solare, un gruppo di centri di ricerca, aziende e università guidato dalla Airbus ha deciso nel 2015 di puntare sul suo potenziale per il settore spaziale. Il progetto ECLIPSE è stato creato con l’ambizione di garantire che le limitazioni spaziali venissero prese in considerazione negli ulteriori miglioramenti della tecnologia Li-S. Il potenziale in quest’ambito è evidente: Li-S è in grado di funzionare a temperature molto più elevate rispetto alla tecnologia Li-Ion e consente un’energia specifica teorica 5 volte superiore alla Li-Ion. La tecnologia è anche meno costosa rispetto a quella agli ioni di litio grazie al costo minore delle materie prime. Essa è più sicura, più rispettosa dell’ambiente, ha un ciclo di vita lungo e vanta una resistenza alla pressione molto elevata. Per di più, come sostiene Bertrand Faure, coordinatore del progetto per Airbus: «La tecnologia Li-S presenta una densità energetica più alta, ossia il rapporto tra energia e massa, rispetto a quella agli ioni di litio. Questo contribuisce ad avere una batteria più leggera, oltre che migliori prestazioni e minori costi del sistema». Per un settore come quello spaziale, dove spedire 1kg in orbita costa circa 10 000 EUR, una massa ridotta della batteria sarebbe davvero un elemento rivoluzionario. Con la tecnologia Li-Ion che sembra aver raggiunto le sue prestazioni massime e quella Li-S che ha fatto già vedere dei risultati promettenti, risulta naturale che i soggetti interessati investano nello sviluppo di quest’ultima. Il progetto ECLIPSE si è concentrato specificamente su tre miglioramenti: ottimizzazione dei principali componenti della cella (catodo, anodo, separatore ed elettrolita) per raggiungere i 400Wh/kg; batteria e livello di incapsulamento; ed esami del sistema per l’integrazione nelle architetture di satelliti e lanciatori. Il nuovo concetto del collettore di corrente del catodo proposto dal progetto, per esempio, utilizza la perforazione con laser per ridurre il peso fino al 73 %. «Ci siamo concentrati sui miglioramenti tecnologici che consentivano un’elevata densità, pur prolungando il ciclo di vita. Abbiamo provato molte possibili soluzioni e materiali per migliorare questi fattori e da queste attività sono scaturiti due brevetti», spiega Faure. Alla fine, il consorzio ha optato per una cella ad alta densità energetica (densità energetica doppia rispetto alla tecnologia all’avanguardia) con la possibilità di ulteriori miglioramenti. Oltre a riunire degli attori chiave nello sviluppo dei materiali per le batterie Li-S, i risultati fondamentali complessivi del progetto includono una migliore comprensione dei requisiti e delle specifiche delle applicazioni spaziali; conoscenze dei fattori limitanti e dei parametri chiave da migliorare per ottenere celle Li-S ad alta energia e alta ciclabilità; e una dimostrazione dell’utilità di modelli fisici delle celle litio zolfo. Anche se il progetto si è concluso nel mese di novembre del 2017, il consorzio intende continuare a lavorare congiuntamente per immettere la tecnologia Li-S nel mercato spaziale.
Parole chiave
ECLIPSE, Li-S, Li-Ion, litio zolfo, batterie, spazio, accumulo dell’energia
