Un gruppo di ricercatori del MIT ha messo a punto una nuova batteria a base di alluminio, zolfo e sale, che consente una migliore efficienza e sicurezza abbattendo i costi rispetto a quelle al litio
I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology e di altri istituti di ricerca hanno messo a punto una nuova tipologia di batteria che potrebbe abbattere i costi delle stesse, grazie ai materiali che la compongono.
Si citano i risultati della ricerca pubblicati sulla rivista Nature e a firma di Donald Sadoway, professore emerito di Chimica dei Materiali al MIT assieme ad altri quindici colleghi del Massachusetts Institute of Technology e di altri in Kentucky, Tennessee, Canada ed anche Cina.
Una batteria che sfrutta come componenti alluminio, zolfo e sale
Il trust di cervelli in questione ha messo a punto un accumulatore che, a differenza di quelli attualmente in commercio agli ioni di litio, sfrutta una diversa architettura basata su alluminio e zolfo come materiali per gli elettrodi, e con in mezzo un elettrolita di sale fuso.
In pratica, parliamo di una batteria le cui materie prime interne sono zolfo, alluminio e cristalli di sale: elementi decisamente meno scarsi in natura rispetto al litio. Sadoway ha spiegato: “Volevamo creare qualcosa che fosse migliore, decisamente migliore, delle attuali batterie a ioni di litio usate per il settore automobilistico. Nonostante la loro grande diffusione, dagli smartphone alle auto, le batterie al litio presentano inconvenienti di un certo peso, come l’impatto ambientale ed i costi dell’estrazione del litio stesso, e non ultimi i pericoli di incendio dovuti agli elettroliti».
Come funziona la batteria
Sostanzialmente, alluminio e zolfo fungono da elettrodi, ed invece dei sali non infiammabili svolgono il compito di elettrolita. In questo modo si sviluppa calore in maniera elettrochimica dalla carica e scarica della batteria, senza necessitare di fonti esterne per conservare la temperatura di esercizio. Questo calore prodotto, ha illustrato il professor Sadoway, fa sì che il sale non si congeli. Oltre quindi all’economicità, questi accumulatori rischiano meno inconvenienti gravi come gli incendi.
Infatti il litio contiene un elettrolita – il liquido dove “scorre” l’elettricità – che è infiammabile e che comporta seri problemi durante il trasporto. Da qui Sadoway ha studiato elementi alternativi, scartandone alcuni come il ferro (che a suo dire non ha “le giuste proprietà elettrochimiche per una batteria efficiente”) e puntando invece al secondo metallo più abbondante sul mercato nonché il primo sul pianeta Terra, ovvero l’alluminio.
Il secondo elemento per cui si è optato per l’altro elettrodo, un non metallo, è stato lo zolfo (nessun rischio di cattivi odori, essendo zolfo elementare, e non il gas – idrogeno solforato – che produce il caratteristico tanfo), mentre per l’elettrolita la scelta è ricaduta sul sale, evitando “liquidi organici volatili e infiammabili”.
I vantaggi
In particolare, i sali fusi hanno il vantaggio di avere punti di fusione relativamente bassi, prossimi al punto di ebollizione dell’acqua, a differenza di molti altri sali il cui valore sale oltre i 500 gradi Celsius. Tre componenti quindi facilmente reperibili ed economici, con cui spesso abbiamo a che fare anche nella vita quotidiana. E soprattutto più sicuri del litio, come abbiamo visto.
Pare inoltre che queste batterie messe a punto dal MIT abbiano altri vantaggi: negli esperimenti fatti è risultata una maggiore capacità di sostenere centinaia di cicli di ricarica ad altissime velocità, “con un costo previsto per cella di circa un sesto rispetto a celle agli ioni di litio comparabili”.
Il sale di cloro-alluminato, con il basso punto di fusione, ha inoltre prevenuto il rischio di dendriti e consentito una ricarica più rapida: una caratteristica che è spuntata fuori durante i test, e che ha sorpreso positivamente il gruppo di ricerca.
Le applicazioni potenziali
Per quanto riguarda le possibili applicazioni delle nuove batterie, esse potrebbero alimentare singole abitazioni o piccole imprese, mentre per realtà che necessitano anche centinaia di chilowattora si potrebbe puntare invece ad un progetto sviluppato anni fa da Sadoway e i suoi studenti, con alimentatori basati sul metallo liquido.
Per quanto concerne invece le auto, batterie alluminio-zolfo più piccole potrebbero essere utilizzate per le stazioni di ricarica. Intanto è stata fondata una società spin-off chiamata Avanti (sic), co-fondata da Sadoway e da Luis Ortiz, e che ha concesso in licenza il brevetto della tecnologia. “Il primo punto all’ordine del giorno per l’azienda è dimostrare che il sistema funziona su larga scala”, ha spiegato Sadoway, aggiungendo come siano necessari perciò anche degli stress test.
