Abbiamo bisogno di batterie più capienti, più efficienti, meno costose, e con un ridotto impatto ambientale. La necessità è dettata dal diffondersi sempre più forte delle automobili elettriche, in un mondo in cui, si ipotizza, nel 2030 ci saranno oltre 300 milioni di e-car. Ecco allora che diventa fondamentale poter montare su questi veicoli delle batterie efficienti e durevoli, che possano essere caricate in fretta e che possano garantire spostamenti lunghi. Ma non è tutto qui: la batteria perfetta deve essere anche economica, per non frenare le vendite di automobili elettriche, e sostenibile, per ridurre al minimo l’impatto ambientale di produzione. Va peraltro sottolineato che i progetti relativi allo sviluppo di nuovi accumulatori elettrici non sono vengono portati avanti solamente nell’universo automotive. In un’epoca in cui le energie rinnovabili come solare ed eolico diventano sempre più centrali è infatti indispensabile poter contare su delle batterie in grado di accumulare l’elettricità prodotta nei momenti di picco. Pensiamo alle giornate di pieno sole nel caso dei pannelli fotovoltaici, o delle giornate ventose nel caso delle turbine eoliche: un buona soluzione di storage permette di accumulare l’energia per quando ce ne sarà bisogno. Ma quali sono i progetti attualmente in corso in questo campo? Tra i più interessanti c’è sicuramente quello che sta prendendo luogo al MIT, relativo allo sviluppo delle cosiddette batterie a metallo liquido.
Attualmente, nel campo delle batterie presenti in commercio, le batterie agli ioni di litio non conoscono delle vere e proprie concorrenti. Nessun altra tecnologia pronta per essere applicata in automobili e sistemi elettrici domestici o industriali presenta infatti un rapporto migliore tra prestazioni e costo d’acquisto. Ma questo non vuol dire che non si possa fare di meglio. Lo sanno bene i ricercatori Massachusetts Institute of Technology, e lo sanno bene in particolare gli studiosi del team di ricerca del professor Donald Sadoway. La squadra sta infatti mettendo a punto le citate batterie a metallo liquido, in cui tutti i normali componenti dell’accumulatore si presentano in stato liquido. Ecco quindi che all’interno dell’accumulatore non troviamo in stato liquido solamente l’elettrolita, ma anche gli elettrodi, ovvero l’anodo e il catodo. Da questo punto di vista la batteria del futuro ideata da Sadoway è quindi un contenitore per diversi liquidi, tanto che i prototipi si presentano come delle taniche di metallo. Al loro interno ci sono i diversi liquidi, i quali non si mescolano tra loro a creare un’unica sostanza per i livelli diversi di densità.
Per ora le batterie a metallo liquido del MIT non sono ancora pronte per essere immesse sul mercato. Ma qualcuno ha deciso di dare fiducia al progetto: il team di ricerca ha infatti costituito una startup, chiamata Ambri, e questa ha già raccolto importanti finanziamenti. Ed è proprio il calibro degli investitori a suggerire che Sadoway potrebbe essere sulla strada giusta: qui si trovano infatti nomi come Total e come Bill Gates, che hanno deciso quindi di scommettere sulla batteria a metallo liquido.
Per quale motivo le batteria a metallo liquido messe a punto al MIT risultano così interessanti per il futuro? Ebbene, questi stravaganti accumulatori presentano diversi vantaggi, a livello economico, tecnico e non solo. Va sottolineato prima di tutto che le normali batterie al piombo-acido, così come le batterie gli ioni di litio, sono soggette a dei processi di degradazione inevitabili e piuttosto veloci. Anche le batterie a metallo liquido “invecchiano”, ma più lentamente, e con prestazioni che non sono destinate a calare in modo evidente nel tempo: questi accumulatori potrebbero durare fino a 15 anni, con performance costanti. Ecco quindi che una batterie di questo tipo richiede minori costi di ricambio, nonché costi minori a livello ambientale, con un impegno inferiore a livello di raccolta, di smaltimento, di riciclo e via dicendo. Parlando di costi, va detto che la batteria Ambri viene costruita attualmente con antimonio e magnesio, e che può essere realizzata teoricamente anche impiegando ossido di alluminio, sodio e potassio. In tutti i casi, si tratta di sostanze meno costose rispetto alle terre rare e al litio attualmente utilizzati per gli accumulatori agli ioni di litio. Ecco allora che il costo, si stima, risulterebbe inferiore di una fetta compresa tra il 33% e il 50%. Le batterie del MIT sarebbero inoltre più sicure, non essendo infiammabili.
Più resistenti, meno costose, più sostenibili, più sicure. Purtroppo, però, per ora le batterie a metallo liquido non possono essere impiegate nel mondo automotive. Per come sono state disegnate e pensate, infatti, le batterie Ambri non possono essere montate su un veicolo, non potendo funzionare in movimento. Ecco allora che questi accumulatori saranno eventualmente usati, dapprima, per l’immagazzinamento di elettricità in impianti eolici e fotovoltaici. Il che non significa peraltro che le automobili elettriche non possano giovare della nuova tecnologia, la quale potrà essere usata proprio per realizzare dei punti di ricarica sostenibili.
Abbiamo detto che Bill Gates ha deciso di investire nella startup Ambri, per lo sviluppo delle batterie a metallo liquido. É però interessante scoprire che lo stesso Bill Gates è tra i sostenitori della startup californiana QuantumScape, dell’universo Volkswagen, che si occupa di sviluppare le batterie allo stato solido del futuro. Si tratta di una visione completamente differente, verso la quale sta puntando il mondo automotive: stanno lavorando in questa direzione, oltre a Volkswagen, anche Toyota, Ford, BMW e via dicendo. Stando ai dati attuali, la batteria allo stato solido è più potente di quella agli ioni di litio, a fronte di un costo di produzione più basso del 40%. La già citata QuantumScape, per esempio, sta sviluppando una batteria con elettrolita in ceramica in grado di ricaricarsi da 0 fino all’80% in soli 15 minuti. Questo accumulatore dovrebbe essere montato sui veicoli elettrici Volkswagen già a partire dal 2025.
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