Le prestazioni delle batterie al litio miglioreranno
L'obiettivo della rete di eccellenza ALISTORE (Advanced lithium energy storage systems based on the use of nano-powders and nano-composite electrodes/electrolytes, sistemi al litio di accumulo dell'energia basati sull'uso di nanopolveri e nanocompositi elettrodi/elettrolitici), finanziata dall'UE, è quello di migliorare gli in sistemi di accumulo al litio. «È evidente che l'accumulo di energia elettrica rappresenta un aspetto critico della nuova economia energetica. Un aspetto sul quale le batterie ricaricabili al litio, insieme ad altre tecnologie, hanno un importante potenziale d'impatto», concordano i partner del progetto. Le batterie ricaricabili al litio sono state introdotte per la prima volta nel 1990 e sono state una scoperta importante nell'ambito dell'accumulo di energia. Oggi le si può trovare in molti dispositivi, compresi i telefoni cellulari, le fotocamere digitali, i laptop e persino i veicoli elettrici. Tuttavia, il loro ciclo di vita e le loro prestazioni, oltre ad altri problemi tecnici, impediscono loro di stare al passo con le esigenze tecnologiche. Secondo i ricercatori e gli sviluppatori coinvolti nel progetto ALISTORE, i nanomateriali potrebbero offrire una soluzione e «hanno la potenzialità di rivoluzionare la progettazione delle batterie». Prima, però, occorre comprendere il problema di base, per questa ragione è stato chiesto al dott. Wolfgang Dreyer, fisico presso l'Istituto tedesco Weierstraß per l'analisi applicata e la stocastica (WIAS), di sviluppare un modello matematico dei processi elettrochimici che avvengono all'interno di una batteria al litio. In linea di principio, una batteria al litio contiene innumerevoli nanosfere composte da fosfato di ferro, raggruppate attorno al polo negativo, mentre il polo positivo è composto da litio o leghe di litio. Quando viene prelevata energia dalla batteria, gli ioni di litio si dirigono verso il polo negativo e le sfere di fosfato di ferro si dilatano. Quando la batteria viene ricaricata, gli ioni di litio ritornano al polo positivo. I dati sui processi elettrochimici forniti dai colleghi sloveni dimostrano che il problema tecnico deriva da uno squilibrio fra input ed output di energia, un processo chiamato «isteresi». Il dott. Dreyer è convinto che un modello esatto potrebbe aiutare a ridurre costosi esperimenti e quindi a risparmiare tempo e denaro, poiché continueranno ad essere effettuati solo gli esperimenti più promettenti. Alla fine, i miglioramenti saranno fondamentali, afferma: l'isteresi diminuirà, come pure i tempi di carica, mentre la densità di carica aumenterà notevolmente.