Quando si parla di tecnologie future nel campo delle batterie per auto elettriche, solitamente si citano l’elettrolita allo stato solido o l’anodo di silicio. Sia l’uno che l’altro, fanno riferimento alle batterie al litio con una struttura simile a quella degli attuali alimentatori. Negli ultimi tempi, però, hanno iniziato ad affacciarsi alla ribalta nuovi materiali, i quali mirano a integrare o addirittura a sostituire il litio. Un novero in cui rientrano, in particolare, lo zolfo o il sodio.
Tra le novità in questo particolare ambito, un posto di sempre maggior rilievo spetta proprio allo zolfo, un materiale che è sempre stato utilizzato in funzione di fungicida, il quale potrebbe ora essere esaltato in concorso con lo stesso litio proprio nel campo delle batterie per auto elettriche. Andiamo a vedere perchè.
Batterie per auto elettriche, la chimica al litio zolfo potrebbe essere una soluzione rivoluzionaria
Le batterie al litio-zolfo rappresentano un’opzione che va facendosi largo in un mondo in fermento come l’industria automobilistica. Questo genere di alimentatori, infatti, è in grado di garantire una densità energetica molto elevata, come dimostrato dai primi test. E può diventare un’ulteriore applicazione di un elemento, che viene particolarmente utilizzato come fungicida in agricoltura, oltre che in in una moltitudine di altri settori.
A spingere su questo genere di prodotto è la Cina. Una constatazione non proprio sorprendente, considerato come al momento l’innovazione nel settore delle batterie trova alloggio principalmente lungo il territorio del gigante asiatico. Tra i produttori più avanzati in assoluto, in tale ambito, c’è Gelion , che è già riuscita a produrre una cella a sacca litio-zolfo da 9,5 Ah con una densità di energia di 395 Wh/kg in un formato di cella commerciale.
Per capire meglio un dato simile, occorre sottolineare come tale risultato rappresenti un aumento di circa il 60% della densità energetica rispetto alle attuali batterie agli ioni di litio, le quali si aggirano intorno ai 250 Wh/kg.
Le batterie di Gelion puntano a soddisfare non solo le auto elettriche
Nel passato mese di marzo, Gelion ha annunciato di aver prodotto celle da 1,0 Ah utilizzando la tecnologia cellulare OXIS Gen2 con una densità di energia di 245 Wh/kg. L’azienda ha quindi stabilito una base per confrontare la sua prossima cella di prossima generazione, tale da rappresentare, almeno per ora, uno standard.
L’obiettivo di Gelion per la sua prossima generazione di batterie è quello di rendere possibile lo sblocco del potenziale delle batterie allo zolfo per un’ampia gamma di applicazioni. Ad usufruirne non solo le auto elettriche, ma anche gli aerei elettrici a decollo e atterraggio verticale (eVTOL), ii droni e lo stoccaggio stazionario di energia.
Una maggiore densità energetica va non solo a tradursi in batterie più leggere, ma anche in numerosi vantaggi per questi mercati. Occorre anche sottolineare che lo zolfo è un materiale abbondante e ampiamente distribuito su tutta la crosta terrestre. Va quindi a bypassare le limitazioni degli altri metalli, che sono geograficamente concentrati in pochissimi luoghi. Oltre a migliorare sensibilmente la sostenibilità delle batterie, riducendo e ottimizzando la catena di fornitura, si riducono anche i costi e la dipendenza dai paesi terzi.
A margine dei risultati ottenuti, è stato John Wood, amministratore delegato di Gelion, a dichiarare: “Questo risultato convalida ulteriormente il piano tecnologico Li-S di Gelion (…) Sebbene questi siano ancora i primi risultati, intendiamo sfruttarli attivamente per tutto il 2024, rivelando e dimostrando la proposta fondamentale unica che Gelion sta preparando”.
Pro e contro delle batterie al litio-zolfo
Le batterie al litio-zolfo rappresentano un’alternativa estremamente interessante a quelle basate sugli ioni di litio. A renderle tali è la possibilità di conseguire densità di energia gravimetrica molto più elevate. In tal modo evitano di gravare di termini di peso sui veicoli elettrici, sull’aviazione commerciale e sui droni. Inoltre, riducono il costo dei componenti ausiliari e l’impatto ambientale, garantendo maggiore sicurezza in quanto non contengono metalli rari nel catodo e presentano un minor rischio di incendio.
Teoricamente possono raggiungere densità di energia fino a 2.600 Wh/kg , tale da farne una delle principali alternative alle tradizionali batterie agli ioni di litio. A rendere la sua chimica interessante per l’industria é il materiale attivo del catodo, lo zolfo, molto abbondante in natura, con conseguente riduzione in termini di costi .
A fronte di questi vantaggi, si staglia però un difetto notevole. Diversamente dalle batterie agli ioni di litio, la reazione chimica che avviene all’interno porta all’accumulo di solfuro di litio solido e polisolfuro di litio che si dissolvono nell’elettrolita, con conseguente corrosione dell’anodo di litio. A risentirne negativamente è la durata della batteria, in quanto si riduce il numero di volte della possibile ricarica.
Tale inconveniente sembra però essere stato risolto da un team di ricercatori dell’Argonne National Laboratory. La soluzione sarebbe rappresentata dalla creazione di uno strato intermedio redox-attivo all’interno della batteria, che aggiungendo capacità stoccaggio elimina praticamente il problema della scarsa durata.