Una delle nuove prospettive per il futuro dell’accumulo di energia, soprattutto per il settore delle auto elettriche, sono le batterie litio-aria. Hanno delle grosse potenzialità, ma al momento attuale anche dei grandi difetti. Dall’Argonne National Laboratory arriva però lo studio di un nuovo processo chimico che potrebbe risolvere molti dei problemi e far arrivare la carica a 5 volte quella attuale.

Nelle batterie litio-aria il litio metallico dell’anodo o del catodo reagisce con l’ossigeno dell’aria e l’energia viene immagazzinata nei legami di un ossido, in particolare (nelle versioni realizzate finora), del perossido di litio, sostanza insolubile che con il tempo crea una sorta di incrostazioni sugli elettrodi.

Un team di ricercatori dell’Argonne National Laboratory, facente capo all’US Department of Energy ha scoperto un processo chimico alternativo che permette di utilizzare un solo elettrone anziché due e produce quindi un superossido di litio, in grado di rompersi facilmente dando nuovamente litio e ossigeno e migliorando quindi la resa e la durata della batteria litio-aria.

Lo studio è stato poi portato avanti dall’Università dell’Illinois di Chicago (UIC): Amin Salehi-Khojin, assistente professore di ingegneria meccanica e industriale presso la UIC e Mohammad Asadi, ricercatore associato postdottorato presso lo stesso istituto, hanno ideato un nuovo tipo di spettrometro di massa elettrochimica, appositamente modificato per misurare i prodotti delle reazioni elettrochimiche che avvengono all’interno della batteria durante le fasi di carica e scarica.

L’apparecchio opera con vuoto ultra alto, è molto sensibile ad ogni piccolissima variazione dell’ossigeno. Durante gli esperimenti si è potuto osservare come non venissero creati sottoprodotti a base di litio.

Lo studio è appena stato pubblicato su Nature. I risultati raggiunti sono stati ottenuti grazie ai finanziamenti dell’Office of Energy Efficiency and Renewable Energy e dell’Office of Science del DOE. Salehi-Khojin sostiene che questo può essere un punto di partenza per studiare le batterie del futuro, batterie litio-aria dove il litio può anche essere sostituito da altri metalli e spiega:

Non solo possiamo analizzare i prodotti della reazione elettrochimica, siamo in grado di chiarire il percorso di reazione. Se conosciamo il percorso di reazione, sapremo come progettare la prossima generazione di batterie per raggiungere l’efficienza energetica e l’efficacia dei costi.

22 gennaio 2016
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I vostri commenti
Nicola Spano', domenica 24 gennaio 2016 alle22:31 ha scritto: rispondi »

Macello non sono un esperto di automobili ma guardando la scheda tecnica della Opel Ampera osservo che il dato che dai è corretto, 16Kwh di energia . Tuttavia leggendo i dati tra le righe osservo che il rendimento medio delle batterie in oggetto che sono [BATTERIE LITIO IONE] presentano una ricarica media con rendimento del 55%. (N.B. Il dato è riferito solo all'uso per trazione elettrica). Tali batterie come saprai sono state superate sia dalle LiPolimero sia dalle più potenti LiFePO4 (Litio ferro fosfato) che esistono sul mercato. Su you-tube vi sono dei bei video su come assemblare tali batterie per ottenere l'energia richiesta. Purtroppo data la rapida evoluzione cui assisteremo da ora in avanti fino al 2020 attualmente le competenze tecniche su tali sistemi sono nelle mani di pochi anche perchè sotto la calma apparente vi è una vera e propria guerra dei brevetti tra le multinazionali. La batteria dell'articolo ancora è solo in fase di studio in quanto l'attività delle litio aria e delle litio superossido sono studiate entrambe con OSSIGENO PURO e NON con ARIA. Questo significa che una batteria di questo tipo andrà sul mercato fra non meno di 5-10 anni.

Marcello , domenica 24 gennaio 2016 alle12:51 ha scritto: rispondi »

Grazie Nicola!! Ma non potresti andare avanti e dare qualche prospettiva di effettiva realizzabilità? Perche in questa materia ricevo ogni giorno news di questo tipo ma risposte come la tua mai. In concreto ho appena dovuto cambiare la batteria ausiliaria della mia Ampera spendendo 250 €, recupero dell'auto a parte, e mi domando quanto costerà cambiar le batterie principali da 16 kWh che sono ora a 1/3 della vita, in teoria?

Ivano, sabato 23 gennaio 2016 alle9:19 ha scritto: rispondi »

Per l'accumulo ed utilizzo in tempi successivi e' una opportunita'interessante.

Nicola Spano', venerdì 22 gennaio 2016 alle18:39 ha scritto: rispondi »

Premesso che l'articolo presenta un errore MADORNALE infatti IL LITIO MTALLICO (nelle pile) STA SEMPRE ALL'ANODO. L'articolista si è confuso con il fatto che è lo IONE Li(+) che può essere "INTERCALATO" al CATODO. Tuttavia larticolo apre una prospettiva nuova sull'ossidazione con ossigeno dei metalli in genere. Infatti fa presagire che: (in condizioni di alta purezza, di temperature suppongo al di sotto di zero gradi che stabilizzano lo ione superossido, e nel vuoto spinto) potrebbe avvenire la "semplice" reazione. CARICA Li + O2 = liO2 (superossido di litio) SCARICA. La SCARICA implica la direzione della reazione da sinistra a destra dell'uguale. La CARICA implica la reazione inversa da destra a sinistra. In questo caso infatti un elettrone lascia il litio metallo e viene assorbito "spontaneamente" dall'ossigeno molecolare formando sia litio ione(+) che (O2)(-). Lo ione (O2)(-) è appunto lo ione SUPEROSSIDO dove il Numero di Ossidazione vale (-1/2) per atomo di ossigeno. Lo ione superossido è molto reattivo in quanto non solo possiede una carica negativa ma possiede anche un ELETTRONE SPAIATO ovvero come dicono i chimici è "un radicale libero". Poichè in tali condizioni non si verificano reazioni secondarie e/o reazioni parassite e considerando che la molecola LiO2 si scinde facilmente in Li e O2 il processo di carica avrebbe rendimenti vicini al 100%.

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