Le batterie ideali, come la benzina

Quali sono le batterie ideali?

Le risposte possibili.

a) Quelle che durano quanto un'auto convenzionale. Diciamo 10 anni;

b) quelle leggere;

c) quelle erogano alte quantità di energia e possono essere ricaricate in tempi rapidissimi;
d) quelle che costano poco.

Nei fatti le batterie al litio, con le varie sottofamiglie, rispondono a molte delle alternative sopra indicate. Le batterie ai polimeri di litio (LiPo) sono leggerissime e riescono a funzionare bene per un numero importante di anni. Le batterie al litio ferrofosfato (LiFePO4) funzionano per un numero alto di anni e calano più velocemente di prezzo rispetto alle LiPo. Poi troviamo le batterie alle nanotecnologie che hanno vari aspetti positivi.

Prospettive per il futuro? Ottime. Forse potrebbe arrivare in un prossimo futuro 'la batteria' che tutti aspettavamo da sempre con le caratteristiche ponderali, con densità di energia, simile alla benzina. Ciò significherebbe aumentare di 50 - 150 volte la capacità attuale delle batterie al litio per unità di peso che adesso troviamo in commercio (non nei laboratori) a 90 - 200 Wh al chilogrammo. Per essere più precisi, la densità di energia delle benzina è tra i  12.600 - 13.200 Wh / kg (secondo le fonti), la densità delle batterie di cui parliamo adesso è intorno ai 13 mila Wh / kg, in teoria, almeno come ipotesi limite di massima . Esse appartengono al gruppo delle batterie metallo-aria e più precisamente Litio-aria. Appunto, secondo i ricercatori cinesi dell'Istituto di Chimica Applicata Changchun, dell'Accademia Cinese delle Scienze, che hanno pubblicato un documento di pubblico accesso nella International Journal of Smart and Nano Materials avrebbero queste straordinarie caratteristiche energia/peso. 

Attualmente, esistono quattro architetture chimiche di batterie Li-aria che sono state studiate in tutto il mondo. Queste includono tre versioni con elettroliti liquidi: un elettrolita liquido completamente aprotico, un elettrolita acquoso e un sistema misto con un elettrolita acquoso immergendo il catodo e un elettrolita aprotico in cui è immerso l'anodo. Il quarto approccio è una batteria all-solid-state con un elettrolita solido. 

Per saperne di più possiamo andare a leggere il report (The development and challenges of rechargeable non-aqueous lithium–air batteries di Lei-Lei Zhangab, Zhong-Li Wanga, Dan Xua, Xin-Bo Zhanga & Li-Min Wanga) direttamente sul sito di pertinenza o scaricare il documento pubblico in formato PDF.

Precisiamo che siamo solo nella fase iniziale degli studi che porteranno, speriamo, alla messa in pratica, all'applicazione della tecnologia, con una produzione a livello industriale, sui veicoli elettrici. Comunque non è detto che sia necessario, indispensabile, raggiungere il traguardo ideale dei 13 mila Wh / kg. Sarebbe più che sufficiente raggiungere il 30% o anche il 20/25% dei 13 mila Wh / kg per rendere equivalente il suistema di accumulo delle batterie alla benzina. Infatti il motore termico ha una efficienza, un rendimento massimo del 30% (35% in certe condizioni), ed un veicolo stradale azionate da questo tipo di motore riesce a raggiungere una media del 20%, molto più basso è il rendimento in un ciclo cittadino 10/15%.  Quindi ci accontentiamo di vedere realizzata una batteria litio aria con 3-4 mila Wh  Wh/kg, considerando che l'efficienza, il rendimento del motore elettrico con il suo regolatore elettronico (l'inverter) è almeno del 95 % e può scendere al massimo al 90% considerando le dispersioni termiche ed elettriche del caricabatterie e della rete.

Leggere anche:
- Zinco aria, le batterie che respirano. Pile o batterie?

- Il record di densità d'energia delle batterie al litio, 400 Wh/kg
- Una batteria con 40 mila cicli
- Ancora importanti novità sulle batterie agli ioni di litio
- Una ricarica in meno di un minuto per i veicoli elettrici
- UE, un miliardo di euro per il grafene
- Batterie al litio con grafene all'anodo

.