Le batterie al litio-zolfo sono un’alternativa alle comuni batterie agli ioni di litio su cui si studia da anni, queste batterie hanno enormi vantaggi rispetto alle sorelle maggiori, vengono considerate il futuro soprattutto per apparecchi elettrici che richiedono molta energia, come ad esempio le batterie che muovono auto elettriche.
Allora perchè non si sono ancora diffuse sul mercato dominato ancora dalle normali batterie al litio? (come quella in figura).
Perché le batterie litio-zolfo hanno, forse presto potremo dire avevano, un grosso difetto: durano poco, dopo pochi cicli di ricarica diventano instabili. Un team di ricercatori dell’università di Yale (ma tra i firmatari ci sono anche due ricercatori dell’università di Pechino) hanno pubblicato su PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) uno studio in cui affermano di aver risolto il problema.
I vantaggi delle batterie al litio-zolfo sono: minore peso, minore costo dei materiali, a parità di massa una batteria al litio-zolfo contiene il doppio di energia rispetto a una tradizionale batteria al litio.
Questi vantaggi sono anche amici dell’ambiente, è importante sottolinearlo, perchè maggiore densità nello stoccaggio di energia significa minore immissione in atmosfera di gas che aumentano l’effetto serra.
Come è stato risolto il problema della stabilità
La causa del problema era ben conosciuta, gli ioni di litio reagendo con lo zolfo formano composti che migrano e vanno a creare un’ostruzione che impedisce al litio di entrare nel catodo. Ci sono stati tentativi precedenti per proteggere la superficie da questi depositi, ma le tecniche utilizzate appesantivano troppo la batteria e provocavano vari peggioramenti delle prestazioni.
I ricercatori sono riusciti a creare una pellicola protettiva così come era stato tentato in precedenza ma realizzandone uno estremamente efficace ed incredibilmente sottile. Neanche a dirlo il risultato è stato ottenuto grazie ai computer e al materiale del momento, il grafene.
Prima sono stati usati i computer per simulare come il catodo avrebbe reagito con diversi materiali, in seguito è stata realizzata una pellicola costituita da grafene e da un dendrimero organico, cioè un polimero organico che ha una struttura molecolare ramificata come un albero.
Il risultato è stata una pellicola spessa solo 90 nanometri (un nanometro è un miliardesimo di metro, cioè un milionesimo di millimetro) che non è andata a proteggere il catodo (anche perchè per far funzionare bene la batteria il catodo deve essere libero) ma è stata usata come una rete che mantiene in un angolo i composti formati dalle reazioni litio-zolfo, questo ha significativamente aumentato la durata delle batterie al litio-zolfo.
Roberto Todini
