Come saranno le batterie del futuro? Quali opportunità di mercato ci sono per chi vuole investire nel settore? Tesla spazzerà via la concorrenza o sarà presto sostituita da qualche disruptive innovator, magari cinese o indiano?
Dall’intervista di Emanuele Bompan, apparsa sul sito di attualità ambientale BioEcoGeo.
«Smartphone, case intelligenti e tutto l’universo dei wearables è in costante crescita, come mercato e in termini di sofisticazioni. C’è un elemento che però non innova da decenni: le batterie. I nostri cellulari si scaricano entro le 24-36 ore. La gran parte dei veicoli ha un autonomia di 120 km. Siamo ancora in una fase pre-moderna delle batterie», spiega Lugiato.
I tempi però sono maturi per una rivoluzione nel settore dell’energy storage?
Indubbiamente, come dimostra il grande interesse dei mercati sulle batterie al litio Powerwall 1 e 2 di Tesla e le tantissime innovazioni che vedremo in seguito. Se vogliamo rivoluzionare il mondo della mobilità elettrica, quello delle rinnovabili e tutto il progetto d’industria 4.0. Sono quindici anni che si sta lavorando sulla sperimentazione. Nel 2009 quando l’amministrazione Obama lanciò il programma Arpa-e, per fomentare l’innovazione, una parte consistente del denaro di Arpa-e venne allocato per scoprire nuove strutture chimiche, nuovi film, nuovi modelli di batteria per affrontare l’Era elettrica low carbon. Esse sono la chiave se vogliamo veramente cambiare marcia e accelerare la sostituzione delle fonti fossili, raggiungendo così gli obiettivi dell’Accordo di Parigi e fermare il cambiamento climatico.
II litio rimane l’unica soluzione? Oggi tutti usano ancora questa tecnologia?
Se vogliamo veramente sostenere la rivoluzione della mobilità elettrica, dobbiamo prendere coscienza delle limitazioni delle batteria al litio. Per questo nelle università e nei centri di ricerca si sta lavorando da anni per cercare la soluzione perfetta. Produttori di automobili e compagnie hi-tech stanno iniettando sempre più denaro nella ricerca avanzata e in progetti come la Formula-E, le corse delle auto elettriche, per sollecitare un’innovazione continua, usando materiali e sistemi sempre più innovativi.
Quale sarà la tecnologia che sostituirà il litio? Terre rare o metalli comuni?
Difficile a dirsi: le tecnologie sono varie. Ci sono quelle al magnesio (Mg-ion), al sodio (Na-ion), quelle litio-zolfo (Li-S) che hanno un funzionamento simile al litio ma costano sensibilmente di meno e poi tutte le combinazioni con l’aria. Il magnesio è un elemento particolarmente abbondante sul nostro pianeta e rappresenta circa il 2,3% della massa della crosta terrestre. Il suo costo è di circa 4 dollari al kilogrammo, approssimativamente quindici volte meno del litio.
Le batterie al magnesio sono i migliori candidati?
Le ricerche sulle batterie al magnesio sono ancora poche, poiché questo elemento è molto difficile da usare in un accumulatore, per la scarsa propensione dei suoi ioni a muoversi. Però sarebbe il materiale ideale, perché è abbondantissimo, leggero, stabile, atossico e, trasporta due cariche, invece della singola del litio, quindi può accumulare il doppio di energia nello stesso volume. Recentemente Toyota ha annunciato di aver trovato un nuovo sistema di batteria al magnesio, annunciando che “tra vent’anni il magnesio sarà il nuovo litio”. Basta ricordare però che la sperimentazione fu fatta già in Italia nel 1997 da due ricercatori dell’Università di Padova, Vito di Noto e Maurizio Fauri. La scarsa visione degli investitori li lasciò senza finanziamenti. E oggi siamo ancora senza batterie al magnesio prodotte a livello industriale.
E le batterie litio-zolfo?
La ricerca sulle batterie litio-zolfo (Li-s) grazie al grafene, utilizzato come ponte tra le diverse componenti, mostra come sia possibile ottenere accumulatori che garantiscono una maggiore densità energetica. Lo zolfo è materiale molto economico, con una maggiore tolleranza al sovraccarico, minore tossicità e peso inferiore rispetto ai tradizionali ioni di litio. Utilizzare un catodo di zolfo consente, infatti, di risolvere le problematiche connesse all’efficienza delle batterie e al degrado delle stesse.
Queste batterie sono molto sperimentali. Quali sono le innovazioni che più rapidamente raggiungeranno il mercato?
Serve una veloce industrializzazione se vogliamo accelerare la transizione low-carbon. L’Istituto Nazionale del Giappone per la Scienza dei Materiali (NIMS) ha annunciato di aver sviluppato un nuovo tipo di batterie al litio in grado di racchiudere una densità di energia mai vista prima, le “Li-Air“. Queste “pile” hanno una resa 15 volte superiore a quella tradizionale. Le litio-aria, utilizzano dei nanotubi di carbonio per la realizzazione di un elettrodo ad aria, in grado di garantire una densità di 30 mAh/cm², 15 volte il valore di una batteria al litio ordinaria (che arriva mediamente a 2 mAh/cm²). Ce da stare sicuri: in futuro ne vedremo delle belle. E speriamo che l’Italia sappia di nuovo investire in queste tecnologie, magari realizzando un polo della ricerca apposito, legato ad un piano di politica industriale del paese.
