6 alternative al litio

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Dagli smartphone ai veicoli elettrici, le batterie alimentano da sole alcune delle tecnologie di maggior impatto sulla nostra vita. E sebbene le batterie stesse non siano una nuova tecnologia, il tipo agli ioni di litio (Li-on) che alimenta la maggior parte dei nostri dispositivi ha iniziato a guadagnare terreno solo pochi decenni fa. Ma proprio mentre il mondo si sta spostando verso fonti di energia rinnovabili e sostenibili come l’eolico e il solare, negli ultimi anni sono emersi progressi simili anche nelle alternative alle batterie agli ioni di litio.

Quindi, in questo articolo, diamo una rapida occhiata alle alternative alle batterie agli ioni di litio all'orizzonte. Ma prima ricapitoliamo come funzionano le batterie moderne e i numerosi problemi che affliggono questa tecnologia.

Prima di esplorare come funzionano le tecnologie concorrenti, vale la pena rivisitare le basi di una batteria ricaricabile agli ioni di litio e perché non sono esattamente ideali nel mondo di oggi.

Ogni batteria è composta da un catodo (elettrodo positivo), un anodo (elettrodo negativo) e un mezzo elettrolitico. Quando si scarica una batteria agli ioni di litio carica, gli ioni di litio caricati positivamente si spostano dall'anodo al catodo. Ciò innesca anche un flusso di elettroni, che può essere utilizzato per alimentare dispositivi elettronici. E quando si carica una batteria agli ioni di litio, lo stesso processo avviene al contrario.

Tutto sommato, ottieni un ciclo che consente di caricare e scaricare una batteria agli ioni di litio centinaia di volte. Ma ciò non significa che la tecnologia sia perfetta.

Le batterie al litio presentano una serie di inconvenienti, che hanno influenzato tutto, dalla produzione dell’iPhone alla fattibilità delle auto elettriche. Alcuni di questi problemi includono:

Considerati tutti i problemi di cui sopra, non dovrebbe sorprendere che praticamente tutte le principali aziende tecnologiche stiano cercando di trovare tecnologie alternative per le batterie. Sebbene molti di questi sforzi siano ancora agli inizi, una manciata potrebbe alimentare i veicoli elettrici di prossima generazione e altri dispositivi elettronici di consumo entro il prossimo decennio. Quindi, senza perdere tempo, ecco un breve elenco delle migliori alternative agli ioni di litio e di come migliorano la tecnologia delle batterie esistente.

Cominciamo con una tecnologia della batteria che non si allontana troppo dalla linea di base Li-on con cui abbiamo familiarità.

Le batterie agli ioni di sodio sostituiscono semplicemente gli ioni di litio come portatori di carica con sodio. Questo singolo cambiamento ha un grande impatto sulla produzione delle batterie poiché il sodio è molto più abbondante del litio. In effetti, puoi utilizzare il sale degli oceani per estrarre il sodio praticamente ovunque nel mondo. Ciò potrebbe anche ridurre i costi di produzione delle batterie poiché non dovrai più preoccuparti dello stoccaggio e del trasporto di un materiale potenzialmente pericoloso come il litio.

Tuttavia, anche le batterie agli ioni di sodio non sono perfette. I loro ioni sono fisicamente più grandi del litio, il che si traduce in una minore densità energetica. Nel mondo reale, ciò può comportare un’autonomia inferiore per i veicoli elettrici e un’autonomia più breve per gli smartphone. Tuttavia, gli altri vantaggi delle batterie agli ioni di sodio meritano ulteriori ricerche sulla tecnologia.

Una batteria agli ioni di litio utilizza cobalto all’anodo, che si è rivelato difficile da reperire. Le batterie al litio-zolfo (Li-S) potrebbero rimediare a questo problema utilizzando invece lo zolfo come materiale catodico. Oltre a sostituire il cobalto, le batterie Li-S offrono alcuni vantaggi, ovvero una maggiore densità energetica e minori costi di produzione.

Il problema più grande al momento con le batterie al litio-zolfo riguarda il loro rapido degrado. Quindi, anche se già nel 2008 abbiamo visto un aereo a energia solare utilizzare una batteria Li-S, stiamo ancora aspettando che la ricerca continui per rendere la tecnologia utilizzabile per l’elettronica di tutti i giorni.

Le batterie agli ioni di litio utilizzano un mezzo elettrolitico liquido che consente agli ioni di spostarsi tra gli elettrodi. L'elettrolito è in genere un composto organico che può prendere fuoco quando la batteria si surriscalda o si sovraccarica. Quindi, per ridurre questo rischio, i ricercatori hanno ideato un’alternativa sotto forma di batterie allo stato solido. Questi utilizzano un elettrolita inorganico solido, che può sostenere ambienti difficili e sbalzi di temperatura.