Nei laboratori di ogni parte del globo proseguono i lavori tesi a consegnare alle case batterie sempre più performanti per le loro auto elettriche. Un lavoro incessante, il quale sta dando risultati sempre più fruttuosi, prefigurando una imminente svolta per quanto concerne il problema dell’ansia da autonomia di cui sono oggetto un gran numero di automobilisti, che altrimenti sarebbero molto più propensi a convertirsi ad un modello di mobilità più sostenibile di quello basato sulle auto a combustione interna.
Nell’ambito di questi lavori, è da sottolineare la notizia proveniente dalla Cina. Un gruppo di ricercatori dell’Istituto di Chimica e Fisica della città di Dalian, infatti, ha ottenuto risultati di assoluto rilievo con le batterie litio-aria. Alimentatori considerati molto più performanti rispetto alle batterie agli ioni di litio tradizionali, che sinora sono state gravate da un problema di non poco conto, ovvero la scarsa durata.
Batterie litio-aria: la svolta che arriva dalla Cina
Le batterie litio-aria hanno sinora evidenziato un grande limite: la breve durata. Nel caso in cui il loro degrado non fosse così rapido e riuscissero a tenere fronte ad un numero maggiore di cicli di carica e scarica, riuscirebbero a garantire prestazioni molto più elevate rispetto a quelle tipiche degli alimentatori agli ioni di litio. A renderlo possibile il fatto che sono in grado di immagazzinare una maggiore quantità di energia a parità di peso.
E proprio per cercare di risolvere questo problema si è attivata una squadra di ricercatori dell’Istituto di Chimica e Fisica della città di Dalian, il quale ha condotto un lavoro di concerto con la locale Maritime University i cui risultati sono da considerare in effetti molto incoraggianti.
Il punto di partenza della loro ricerca è stato individuato proprio nella brevità delle batterie litio-aria. Derivante dal dissolvimento degli ioni caricati positivamente nel corso dello spostamento verso il catodo, il quale si presenta con una struttura porosa ed è attraversato dall’aria. Nel corso delle fasi di carica, l’ossigeno presente nell’aria viene rilasciato, mentre gli ioni di litio sono ridotti a litio metallico, destinato a depositarsi sull’anodo in modo tale da sfociare nella creazione della sovratensione, un effetto destinato a rallentare le reazioni elettrochimiche e abbassare la conduttività.
A ciò si va ad aggiungere la tendenza da parte dei pori del catodo a essere ostruiti dalla decomposizione dell’elettrolita, anch’esso derivante dalla presenza dell’ossigeno all’interno della batteria. Il risultato di questa attività si concretizza infine nella perdita da parte delle batterie litio-aria della maggior parte della propria capacità prestazionale già dopo pochi cicli.
Basta un poco di sale per aumentare le prestazioni delle batterie litio-aria
Proprio da questa evidente strozzatura è partito il lavoro dei ricercatori cinesi. Dopo aver messo a punto una batteria litio-aria, hanno infatti aggiunto un piccolo quantitativo di sale di ioduro di imidazolo, incaricandolo di fungere alla stregua di catalizzatore e mediatore redox.
A motivare questa mossa la constatazione che proprio la sua provvidenziale aggiunta si prospetta come chiave di volta per un deciso miglioramento non solo delle performance, ma anche della durata degli alimentatori. Questo ingrediente, infatti, è in grado di agevolare in maniera decisiva il trasferimento di elettroni all’ossigeno dando vita ad una accelerazione delle reazioni. E, per tale via, riesce a ridurre in maniera drastica il fenomeno della sovratensione del catodo.
A tutto ciò, si va inoltre ad aggiungere il fatto che il sale, innescando le reazioni, conduce alla creazione di una pellicola non solo ultrasottile, ma anche dotata della necessaria stabilità sull’anodo. È proprio tale pellicola ad attivarsi in modo tale da rendere impossibile un contatto diretto tra l’elettrolita e la superficie del litio. In tal modo va a ridurre il processo di decomposizione dell’elettrolita e a prevenire reazioni collaterali. Al termine di questo procedimento, sarà possibile notare una stabilizzazione dell’anodo e un aumento di rilievo per quanto concerne la durata della batteria. Ora non resta che attendere ulteriori lavori per capire se le batterie litio-aria sono in grado di rivelarsi un’alternativa reale a quelle agli ioni di litio.