Percorrere molti più chilometri con l’auto a zero emissioni, tenere acceso il computer per diverse ore senza una presa di corrente, stoccare tanta energia in più nell’accumulatore domestico: maggiore autonomia e maggiore autoconsumo elettrico, due obiettivi che si potrebbero raggiungere velocemente, se qualche industria riuscisse a incrementare del 50% la densità energetica delle batterie al litio.
La società LeydenJar Technologies BV, uno spin-off del centro di ricerca olandese ECN (Energy research Centre of the Netherlands), sta cercando di portare sul mercato una soluzione innovativa, derivata da un processo produttivo per moduli solari a film sottile, che consente di aumentare la capacità di storage dei dispositivi ricaricabili (vedi foto-titolo, cortesia di ECN).
La scommessa olandese è proporre su scala commerciale una batteria con anodi di silicio purissimo al posto dei tradizionali anodi di grafite.
Per riuscire nell’impresa, la start-up dei Paesi Bassi sta impiegando la tecnologia PECVD (plasma enhanced chemical vapor depositioning), che in sintesi permette di “controllare” con altissima precisione la morfologia e la porosità delle nano-strutture di silicio e depositarle direttamente sulle lamine di rame.
Il procedimento, quindi, restituisce un materiale a elevata densità e particolarmente stabile.
Finora, spiega una nota del centro olandese, i ricercatori hanno realizzato un prototipo di piccole dimensioni (pouch-cell prototype), ottenendo una capacità costante pari a 1.000 mAh/g su cento cicli.
Poi hanno sviluppato una coin battery – la piccola batteria a forma di monetina utilizzata ad esempio negli orologi – in grado di funzionare con capacità comprese tra 1.000 e 2.000 mAh/g su più di 400 cicli. E ora?
I tecnici intendono dimostrare che la loro sperimentazione è pronta per sfidare il mercato.
Secondo Paul Wyers, direttore delle ricerche sul solare dell’ECN, la loro invenzione è così promettente “perché la tecnologia per fabbricare su vasta scala questo materiale è a portata di mano, essendo molto simile a un processo produttivo esistente nel campo delle celle solari”.
Far incontrare domanda e offerta, attirare gli investitori, convincere l’industria delle batterie che l’anodo al 100% di silicio rappresenta il futuro di questo settore: ecco i prossimi traguardi verso cui la società olandese dovrà tendere, se vorrà davvero uscire dai laboratori e diffondere la sua idea.
Un vantaggio per la giovanissima impresa, fondata nel 2016, è che a settembre ha vinto il BMW Startup Challenge, il concorso internazionale bandito dalla casa tedesca per accelerare lo sviluppo e la commercializzazione di novità tecnologiche concepite da aziende esterne al gruppo.
D’altronde, un accumulatore al litio con le caratteristiche descritte da LeydenJar – densità energetica aumentata del 50%, stabilità del materiale, possibilità di scalare rapidamente la produzione – sarebbe una manna per l’industria automobilistica, affamata di progetti e soluzioni per ridurre i costi delle batterie, migliorare la loro efficienza, estendere l’autonomia dei veicoli.
BMW appartiene alla sempre più nutrita cerchia di costruttori che crede nella progressiva elettrificazione dei trasporti, insieme a Volkswagen, Volvo, Daimler e altri marchi, che hanno annunciato un’offerta di modelli full-electric senza precedenti nei prossimi anni (vedi QualEnergia.it).
LeydenJar Technologies non è certo la prima compagnia impegnata a rivoluzionare le prestazioni delle batterie agli ioni di litio.
Il Fraunhofer Institute, ad esempio, sta lavorando a una batteria con elettrodi bipolari e celle impilate una sull’altra. Così l’accumulatore al litio sarebbe più leggero, meno ingombrante e avrebbe una densità energetica superiore ai sistemi odierni, tanto che un automobilista, spiegavano i tecnici tedeschi, sarebbe in grado di guidare una vettura elettrica per mille chilometri prima di doversi fermare a una colonnina.
Il padre stesso della batteria al litio, il 94enne fisico americano John B. Goodenough, qualche mese fa annunciò di aver inventato un tipo di elettrolita solido, simile a un vetro, capace di triplicare la capacità del dispositivo, rendendolo più economico, facile da ricaricare e più duraturo (vedi QualEnergia.it).
Vedremo, tra tutte queste e altre soluzioni che si presenteranno sulla scena scientifica, quale sarà l’idea vincente, capace di coniugare innovazione, economie di scala, affidabilità e sicurezza.
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