Ricarica elettrica o chimica: la batteria ad elettrodi liquidi

Le distanze limitate e i tempi di ricarica lunghi sono due delle più grandi sfide per le auto elettriche. Attualmente un'auto di medio costo e capacità ha un'autonomia di circa 150km e viene ricaricata in un'ora, se la stazione di ricarica usa una tecnologia rapida. Con le batterie ad elettrodi liquidi in teoria si potrebbero percorrere fino a 800 km con una sola ricarica, impiegando tempi di sostituzione combustibile dell'ordine dei minuti, così affermano i ricercatori che stanno sviluppando questa tecnologia, nella sede degli Argonne National Laboratory e presso l'Illinois Institute of Technology. Gli elettrodi liquidi consentono distanze maggiori perchè aumentano la quantità di energia che le batterie sono in grado di accumulare; inoltre, poiché sarebbero necessarie meno parti di supporto alla conservazione dell'energia, potrebbero divenire meno costose delle tradizionali. Ancora, ne guadagnerebbe la sicurezza, visto che i materiali per anodo e catodo sono immagazzinati in serbatoi separati, al fine di impedire pericolosi corto circuiti e surriscaldamenti.

 

La chiave è separare i materiali che accumulano energia dalle strutture utilizzate per estrarre l'energia e creare corrente elettrica. In una batteria convenzionale, ogni strato di materiale elettrodico è accoppiato con un foglio di carta e una membrana di plastica che permettono agli elettroni e agli ioni di fluire, creando corrente elettrica. Se si desidera memorizzare più energia, è necessario aggiungere più strati di pellicola e plastica. Invece i ricercatori dell'Illinois usano polveri nanometriche che possono essere sospese in concentrazioni molto elevate e fluire facilmente, grazie alle peculiari proprietà di queste particelle in piccola scala; hanno sviluppato anche un nuovo modo di estrarre corrente dalle particelle e sperano che questo permetterà loro di aumentare la conduttività.

 

E' stata finora realizzata una piccola batteria, detta half-cell, che utilizza un elettrodo fluido ed uno solido. Ma i ricercatori hanno in programma di costruire un prototipo che utilizza liquidi per entrambi gli elettrodi, visto il finanziamento di 3,4 milioni dollari da parte di ARPA-E (Advanced Research Projects Agency-Energy), l'agenzia governativa statunitense molto attenta all'avanguardia tecnologica. Questa batteria dovrebbe accumulare un chilowattora di energia, sufficiente solo per un paio di chilometri di guida: è pochissima energia ma il prototipo sarà fondamentale nella messa a punto della tecnologia. Tra l'altro si proverà come tutto il materiale "accessorio" di una batteria convenzionale, sensori, collegamenti elettrici, sistemi di raffreddamento, e così via, nella nuova batteria può essere eliminato, riducendo le dimensioni e i costi.

 

Naturalmente le batterie ad elettrodi liquidi hanno anche alcuni svantaggi potenziali. Le nanoparticelle possono degradare rapidamente: in questo senso nei laboratori c'è ancora molto da fare. Di più, si dovrà escogitare un modo per pompare il materiale in modo efficiente, per produrre la batteria a buon mercato, per non parlare delle nuove infrastrutture necessarie alla ricarica, diverse (e probabilmente più costose) dalle colonnine attuali. Ma, fortunatamente, per questi ricercatori il sostegno economico non manca, a differenza di altri paesi nel mondo: il nostro, ad esempio.

(autore: Giacomo Matera Capicciuti)