Le batterie litio-aria sono da tempo considerate il “Santo Graal” dell’accumulo energetico ricaricabile. La loro densità energetica gravimetrica teorica è svariate volte superiore a quella delle tradizionali batterie agli ioni di litio. Già nel 2021, il NIMS (National Institute for Materials Science) di Tsukuba, in Giappone aveva ottenuto risultati impressionanti, raggiungendo circa 500 Wh/kg, più del doppio delle batterie convenzionali.
Il problema, finora, era che le batterie litio-aria somigliavano più a giocattoli da laboratorio. La maggior parte dei prototipi aveva una capacità energetica ridicola, pari o inferiore a 0,01 Wh. Difficile immaginare di alimentare un’auto elettrica, figuriamoci un aereo, con una capacità così scarsa. Le sfide tecniche da superare per un’implementazione pratica erano sempre le stesse: necessità di prestazioni di output più elevate, un ciclo di vita più lungo e, soprattutto, la scalabilità, ovvero la possibilità di aumentare le dimensioni delle celle.
Ora, un team di ricerca congiunto tra NIMS e Toyo Tanso, con la sua tecnologia per il carbonio poroso “CNovel”, ha risolto questo triplice problema sviluppando un nuovo elettrodo di carbonio ad alte prestazioni. Hanno combinato la tecnologia di produzione CNovel con la tecnologia NIMS per membrane autoportanti, ottenendo elettrodi con una struttura porosa controllata gerarchicamente.
Questo approccio ha permesso di ottenere il funzionamento ad alta potenza e, migliorando la cristallinità dell’elettrodo di carbonio, è stata aumentata significativamente la durata della batteria. La vera svolta, tuttavia, è la scalabilità. I ricercatori sono stati in grado di realizzare elettrodi di grandi dimensioni, pari o superiori a 10cm×10cm, ponendo le basi per celle di batterie più grandi.
Il team ha così realizzato un prototipo di batteria litio-aria impilata da 1 Wh (un salto di 100 volte rispetto ai modelli precedenti da 0,01 Wh) utilizzando un elettrodo di 4cm×4cm e ne ha confermato il funzionamento stabile. Questo risultato è fondamentale poiché rende possibile ampliare l’area degli elettrodi, aprendo la strada ad applicazioni su scala industriale.
Si prevede, con sempre maggiore ottimismo, che queste batterie litio-aria, note per la loro leggerezza e l’elevata capacità energetica, rivoluzioneranno l’elettrificazione di settori critici, come gli aerei e i veicoli elettrici.
