Notizia

Mar 24, 2024

La promessa di un litio

Guidare il cambiamento A basso costo e ad alta densità, una batteria al litio-zolfo potrebbe alimentare il futuro dei trasporti, se mai arriverà sul mercato. Di Katie Fehrenbacher 7 marzo 2023 Lyten, residente in California

Guidare il cambiamento

A basso costo e ad alta densità, una batteria al litio-zolfo potrebbe alimentare il futuro dei trasporti, se mai arriverà sul mercato.

Di Katie Fehrenbacher

7 marzo 2023

Lyten, una startup con sede in California, sta sviluppando una batteria al litio-zolfo. Aziende e scienziati stanno cercando di decifrare il codice per una batteria rivoluzionaria che potrebbe essere la prossima nella linea dopo gli ioni di litio. Immagine tramite Shutterstock/T. Schneider

L'elemento zolfo è economico e abbondante. Ce n'è così tanta sulla Terra che grandi mucchi gialli di quella roba comunemente si trovano fuori dalle raffinerie di combustibili fossili dopo che sono stati privati ​​del petrolio e del gas naturale.

Ma gli elettrochimici – scienziati che studiano come le reazioni chimiche creano elettricità – vedono da tempo lo zolfo come una prospettiva allettante per un incredibile stoccaggio di energia. Questo perché la combinazione di litio e zolfo ha il potenziale per creare una batteria straordinaria che potrebbe immagazzinare più energia ed essere prodotta in modo più economico rispetto alle batterie agli ioni di litio utilizzate oggi nei laptop e nei veicoli elettrici.

Una batteria commerciale al litio-zolfo potrebbe rendere “l’elettrificazione qualcosa di abbondante”, dove “è facile elettrificare tutto”, ha affermato Celina Mikolajczak, responsabile della tecnologia delle batterie della startup Lyten, al Bloomberg New Energy Finance Summit di San Francisco a gennaio. Lyten sta sviluppando una batteria al litio-zolfo.

Le attuali batterie agli ioni di litio sono ostacolate dalla fornitura limitata di nichel. Il cobalto, un altro ingrediente chiave nelle odierne batterie agli ioni di litio, viene estratto in gran parte nella Repubblica Democratica del Congo, dove le miniere di cobalto sono afflitte da problemi di diritti umani. L’idea è che l’abbondanza di zolfo e il basso costo potrebbero rendere una batteria al litio-zolfo molto più economica e meno dipendente dalle regioni problematiche rispetto all’attuale pacco batteria agli ioni di litio, che costa circa 150 dollari per kilowattora.

Allo stesso tempo, l’uso dello zolfo in una batteria potrebbe fornire una densità energetica teorica estremamente elevata, o una quantità di energia che la batteria può trattenere con una singola carica. I veicoli elettrici di oggi possono percorrere circa 300 miglia con una carica, ma una batteria al litio-zolfo potrebbe potenzialmente raddoppiare tale autonomia o creare un veicolo elettrico che pesa la metà dell’equivalente alimentato agli ioni di litio.

Almeno queste sono le grandi speranze. Le batterie litio-zolfo sono ancora confinate nei laboratori di ricerca.

Ma mentre il denaro affluisce in un settore emergente delle batterie negli Stati Uniti grazie all’Inflation Reduction Act, aziende e scienziati si stanno affrettando a decifrare il codice per sviluppare una batteria rivoluzionaria che potrebbe essere la prossima in linea dopo gli ioni di litio. In gioco c’è la tecnologia che potrebbe potenzialmente accelerare sia i veicoli elettrici che lo stoccaggio di energia pulita.

La grande domanda è se un’azienda può sviluppare e produrre una batteria al litio-zolfo che funzioni come pubblicizzato se prodotta in grandi volumi. Mentre startup, ricercatori e grandi aziende produttrici di batterie stanno lavorando sulla chimica, nessuna batteria al litio-zolfo viene prodotta commercialmente su larga scala.

"Lo zolfo è indisciplinato. Il litio è indisciplinato. Quando metti insieme questi due elementi ottieni una chimica con cui è davvero difficile lavorare", ha detto Mikolajczak al vertice BNEF. "C'è una ragione per cui questa chimica non è stata sfruttata per molto tempo."

Un problema è che lo zolfo, utilizzato come catodo della batteria al litio-zolfo, subisce un cambiamento di fase mentre viene caricato e scaricato. Passa dallo stato solido a quello liquido e poi di nuovo allo stato solido. Questo lo rende davvero "pignolo", ha detto Mikolajczak. "È doloroso lavorarci. Ti fa esplodere la testa."

I primi tentativi di batterie al litio-zolfo hanno visto il composto di zolfo dissolversi nell’elettrolita, il mezzo (solitamente liquido) attraverso il quale gli ioni si caricano e si scaricano.

Molti tentativi di sviluppare batterie al litio-zolfo si sono conclusi con batterie a basso funzionamento che sviluppano dendriti, minuscole strutture metalliche che possono formarsi durante il processo di ricarica. I dendriti causano cortocircuiti e guasti alle batterie, mentre le batterie al litio-zolfo hanno avuto difficoltà a mantenere cicli di carica elevati.