Nasce la batteria ricaricabile al litio-aria: sarà indispensabile per veicoli elettrici, droni e IoT

Da tempo si parla della batteria al litio-ossigeno (note anche come batteria al litio-aria o LAB) come il futuro della tecnologia di accumulo di energia. Questo tipo di batteria, infatti, rivela un alto potenziale per quanto riguarda l’alta densità di energia. Per contro, il LAB è caratterizzato da bassa efficienza e scarsa durata del ciclo. Ma ora nasce una batteria litio-aria ricaricabile dalle super prestazioni.

La prima batteria litio-aria ricaricabile: Champion

L’innovazione arriva dagli scienziati giapponesi del National Institute for Materials Science e dai ricercatori della Softbank. Dopo una lunga ricerca, è così nata la batteria Champion, uno storage ricaricabile al litio-aria. Un apparecchio dalla densità energetica sbalorditiva, che supera quella di tutte le batterie tradizionali agli ioni di litio.

Sappiamo che queste nuove batterie funzionano sfruttando l’interazione degli elettrodi con l’ossigeno. Qualcuno aveva ipotizzato che una tecnologia simile avrebbe potuto prima o poi generare energia sufficiente per muovere un’automobile. E quel momento è arrivato. Come? Grazie alla risoluzione dei difetti principali del dispositivo: la scarsa durata dei cicli e l’inaffidabilità.

Il meccanismo del LAB classico si basa sull’uso di litio per l’elettrodo negativo e di ossigeno per l’elettrodo di carbonio poroso positivo. Il dispositivo impilato a dieci celle prodotto dai giapponesi ha una dimensione di quattro centimetri per cinque. Le celle a strato singolo con un elettrodo misurano invece due centimetri per due. In pratica, l’uso di un elettrolita unico può massimizzare il potenziale della batteria.

Quando abbiamo a che fare con celle impilate, l’ossigeno deve essere trasportato in direzione orizzontale, nello strato di diffusione del gas. Dopodiché, l’ossigeno deve muoversi in direzione verticale per attraversare l’intera parte dell’elettrodo positivo. In questo modo si genera energia. Ma i giapponesi hanno risolto tutto utilizzando un solo elettrolita.

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Sfruttata a temperatura ambiente, la batteria Champion mostra una densità di energia in peso di 500 Wh/kg. Un ottimo risultato, pari al doppio di quello ottenuto dalle batterie agli ioni di litio. Quindi la performance è perfetta: la più alta al mondo in termini di densità di energia e numero di cicli. In più la batteria è ricaricabile.

Gli usi della batteria

A cosa potrà servire questa batteria litio-aria di nuova generazione,? Come dispositivo di archiviazione di energia, la batteria potrà avere applicazioni in sistemi di accumulo di energia residenziali, potrà funzionare in veicoli elettrici e droni. Inoltre potrà alimentare dispositivi Internet-of-Things (IoT).

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Le celle elettrochimiche utilizzano l’ossidazione del litio all’anodo e la riduzione di ossigeno al catodo. Finora ci si era scontrati con il problema dell’eccessiva quantità di elettrolita nella cella che abbassava la densità energetica effettiva. La soluzione è nell’elettrolita unico.