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Produrre energia dall’aria

Le batterie litio-aria potrebbero essere la prossima grande scoperta per il mercato dell’immagazzinamento dell’energia, se non fosse per il fatto che hanno una durata molto limitata. Un progetto finanziato dall’UE è appena riuscito a raddoppiarla.

Dalla loro prima commercializzazione nel 1991, le batterie a ioni di litio hanno fatto molta strada. Secondo le previsioni il mercato globale raggiungerà i 30 miliardi di euro entro il 2019, con applicazioni in quasi tutti i settori industriali – dai dispositivi per l’immagazzinamento dell’energia rinnovabile intermittente agli smartphone e le auto elettriche. Poiché le macchine che alimentano hanno bisogno di sempre più energia, gli ingegneri di tutto il mondo devono cominciare a esaminare le alternative con una maggiore capacità di immagazzinamento. Una delle alternative sta nella tecnologia del litio-aria (Li-air) – batterie che consistono in un anodo a base di metallo e un catodo-aria che estrae costantemente ossigeno dall’aria dell’ambiente. “Il vantaggio principale di una batteria litio-aria è la sua alta densità energetica, che è in teoria 10 volte più alta rispetto a quella delle batterie litio-ioni,” spiega il prof. Qiuping Chen, professore associato presso il Politecnico di Torino e coordinatore del progetto STABLE. “La sfida più grande, però, è migliorare il loro ciclo vitale che era di appena 50 cicli massimo prima del progetto STABLE”. Questa cifra è molto inferiore rispetto alle batterie litio-ioni, che possono raggiungere da 400 a 1 200 cicli durante il loro ciclo vitale. L’obiettivo di STABLE era semplice: aumentare questa capacità da 50 a 100-150 cicli, e dimostrare questo progresso in pile funzionanti entro tre anni, con in mente il mercato emergente delle batterie per le auto elettriche. “Il progetto ha avuto pieno successo a questo riguardo, abbiamo infatti raggiunto i 151 cicli,” spiega entusiasta il prof. Chen. “Anche se l’impatto sull’autonomia delle auto per ciclo dipende in gran parte dalla densità di energia, le dimensioni e la quantità delle pile delle batterie, pensiamo che sarà abbastanza importante.” Per raggiungere questo obiettivo, il prof. Chen e il suo team hanno concentrato la loro ricerca sull’anodo, il catodo, i materiali dell’elettrolita e le tecnologie, nonché le tecniche di assemblaggio per batterie che hanno un ruolo centrale per il loro rendimento, costo e impatto ambientale. “Abbiamo migliorato la durata e la ciclablità delle batterie Li-air in modi diversi. Prima abbiamo trovato catalizzatori bifunzionali molto attivi in grado di rigenerare in modo efficace la batteria. Poi, abbiamo protetto l’anodo di litio dalla formazione di dendriti usando le membrane adatte e infine abbiamo aumentato la stabilità dell’elettrolita per migliorare la solubilità di Li2O2 ed evitare l’ostruzione del catodo.” Il prof. Chen crede che la natura multidisciplinare del consorzio, con partner specializzati in scienze materiali, elettrochimica, progettazione dell’assemblaggio della batteria e altro, è quello che ha reso possibile questo successo. E dovrebbe anche contribuire alla sua futura commercializzazione. “Era un progetto di ricerca di primo stadio,” conclude il prof. Chen. “Siamo riusciti a raggiungere i nostri obiettivi, ma abbiamo verificato questi risultati solo su scala di laboratorio. Abbiamo ancora molto lavoro da fare per portare le nostre nuove batterie sul mercato e dobbiamo affrontare difficoltà che vanno dalla produzione di materie prime al miglioramento delle tecnologie e delle attrezzature delle batterie Li-air.” Per ulteriori informazioni, visitare: Sito web del progetto STABLE

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Italia

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