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Una potenziale rivoluzione nel campo delle batterie al litio potrebbe essere alle porte, grazie a una scoperta di ricercatori cinesi. Un nuovo elettrolita che, testato in laboratorio, ha dimostrato di poter raddoppiare la capacità delle batterie al litio standard. La particolarità di questa innovazione è che la struttura della batteria e degli elettrodi rimane sostanzialmente invariata, il che fa sperare in una rapida implementazione sul mercato.
La ricerca è frutto della collaborazione tra l'Università di Nankai e lo Shanghai Institute of Space Power Sources. Quest'ultimo, in particolare, è molto interessato a questo tipo di sviluppo, in quanto le nuove batterie non solo offrono una capacità maggiore, ma si sono dimostrate anche più resistenti alle basse temperature, superando le performance delle tradizionali batterie al litio.
Attualmente, le batterie commerciali hanno una densità energetica di circa 250-300 Wh/kg. La nuova tecnologia cinese si avvicina a livelli di 500-700 Wh/kg e oltre. Questo significa che, a parità di peso e volume, si potrebbe raddoppiare l'autonomia dei dispositivi, oppure ridurre significativamente peso e dimensioni mantenendo l'autonomia attuale. Nel settore automobilistico, ad esempio, le auto elettriche potrebbero superare i 1000 km di autonomia con una sola ricarica.
"Mentre le normali batterie al litio possono perdere fino a due terzi della loro capacità a basse temperature, la nostra batteria mantiene un'alta densità di energia – quasi 400 wattora per chilogrammo – anche a -50 gradi Celsius", hanno dichiarato i ricercatori in un'intervista alla televisione nazionale.
Ma qual è il segreto di questa innovazione? Il punto chiave è la sostituzione dell'elettrolita a base di solventi carbonatici, comunemente utilizzato nelle batterie al litio. Questo tipo di elettrolita crea forti legami tra l'ossigeno e i carbonati, limitando la mobilità degli ioni di litio. I ricercatori cinesi hanno invece utilizzato un solvente di carbonio fluorurato, che forma legami più deboli tra i carbonati e il fluoro (sostituendo l'ossigeno). Questo aumenta la conduttività ionica, in quanto gli ioni di litio sono meno legati ai carbonati.
In sostanza, la scoperta si basa sulla sostituzione dell'ossigeno con il fluoro nella struttura del solvente. Il fluoro è già ampiamente utilizzato nelle batterie al litio sotto forma di sali, sebbene il suo impiego sia associato a rischi ambientali e sanitari, essendo una sostanza potenzialmente dannosa per la salute. Tuttavia, il fluoro contribuisce a stabilizzare le caratteristiche delle batterie ed è un componente essenziale nel loro processo produttivo.
L'approccio dei ricercatori cinesi offre un modo potenzialmente semplice per raddoppiare la capacità delle batterie senza stravolgere radicalmente le tecnologie di produzione esistenti. Resta da vedere quali saranno gli sviluppi futuri e come questa scoperta si tradurrà in applicazioni concrete nel mondo reale. L'impatto sull'industria automobilistica, sull'accumulo di energia rinnovabile e su molti altri settori potrebbe essere enorme.
