Pronta al decollo la tecnologia litio-zolfo, ma non contateci ancora per le auto elettriche
La startup britannica OXIS Energy, attiva soprattutto nelle applicazioni per aviazione e marine, promette nuove celle litio-zolfo con densità di energia di 500 Wh/kg entro il prossimo anno
Una delle più promettenti startup dell’energia attive nella ricerca alternativa alle batterie agli ioni di litio, la britannica OXIS Energy, ci comunica che è molto prossima a proporre alla sua clientela celle con tecnologia Li-S (litio-zolfo) con densità di energia di 500 Wh/kg.
L’azienda dell’Oxfordshire, che attualmente sta commercializzando celle con densità gravimetrica di 440 Wh/kg, nella sua ultima nota stampa rivela di aver già nei suoi laboratori prototipi da 471 Wh/kg e che la soglia dei 500 Wh/kg sarà alla loro portata nel corso dei prossimi dodici mesi.
Se guidate già un’auto elettrica o un’ibrida plug-in e vi siete ricordati che le celle nel pianale hanno una densità (a essere ottimisti) di 240 Wh/kg, aspettate però a concludere che la vostra prossima auto avrà 500 Wh/kg e vi porterà in vacanza da Milano al Salento con una sola carica. Le batterie litio-zolfo sono mirate, secondo la stessa OXIS Energy a veicoli commerciali ed autobus, e soprattutto alle applicazioni marine e per l’aviazione.
Si tratta di campi, in particolare l’aviazione, nel quale la società di Abingdon ha numerosi partner. In particolare collabora con l’americana Bye Aerospace per testare le batterie litio-zolfo su nuovi aerei elettrici, nei quali i vantaggi della densità di energia compensano lo svantaggio attuale di questa tecnologia: la durata.
A frenare la diffusione sul mercato infatti finora è stato il ridotto ciclo di vita dovuto al danno collaterale prodotto dai processi di carica e scarica chiamato “effetto shuttle”: riducendosi il materiale del catodo produce polisolfuri di litio che risultano solubili nell’elettrolita e a lungo andare il materiale del catodo si scioglie.
Le batterie litio-zolfo più promettenti annunciano oggi 500 cicli. Indicare 500 cicli nel caso di una batteria dalla capacità ampia, adeguata ad esempio per 800 chilometri di autonomia a ricarica completa vorrebbe dire arrivare a 400.000 chilometri.
Oggi, se si prende un best seller come la Tesla Model 3, questa riceve dalla casa americana una garanzia di 8 anni o 160.000 km, a seconda dell’eventualità che si verifica per prima, con almeno il 70% di conservazione della capacità della batteria durante il periodo di garanzia.
Questo tipo di considerazioni fa intuire perché OXIS Energy abbia iniziato a proporre la sua tecnologia ad applicazioni come l’aviazione o i veicoli commerciali ed autobus, mezzi ad elevato costo unitario. E tuttavia il costo di tecnologie come il litio-zolfo, se si arriverà a risolvere i problemi pratici, non sembra battuto in partenza rispetto ai molto più sviluppati standard degli ioni di litio convenzionali.
Una batteria con chimica convenzionale NCM da 800 chilometri di autonomia, oggi è rara e potrebbe essere quella di un pickup on un SUV che Rivian, Tesla e altre case stanno sviluppando. Ma quei modelli avranno probabilmente capacità di 140-150 kWh e il costo delle loro batterie sarà molto superiore a quello di un pacco di una Zoe o anche una stessa Model 3.
Costi a parte per chi lavora alle celle Li-S occorre effettuare progressi: OXIS in particolare è tra chi sta dandosi molto da fare nella ricerca sul litio metallico, ovvero la generazione precedente agli ioni di litio alla quale in molti vorrebbero tornare perché con un anodo realizzato con questa tecnologia la densità sale e in modo sostanziale.
Purtroppo come noto sale in questo caso anche l’instabilità e come in altri esempi anche la ricerca OXIS punta a proteggere l’anodo con un rivestimento (brevettato) in modo da assicurare un ciclo non solo lungo ma soprattutto efficiente e sicuro.
Tra le caratteristiche delle celle Li-S c’è la compattezza progettuale, che riduce al minimo (meno del 20%) la massa della batteria non dedicata all’energia. Inoltre OXIS propone anche un pacco in fibra di carbonio per ingabbiare celle e moduli, leggero e, afferma l’azienda resistente alla combustione.
Se questo è quello che sta proponendo attualmente e per il 2021, OXIS Energy ha obiettivi anche più ambiziosi per il futuro: densità di energia di 600 Wh/kg affiancati da valori di 800 Wh/litro. Peraltro per passare a quello stadio si tratterà con ogni probabilità di far marciare in sincrono non solo la tecnologia litio-zolfo e gli anodi in litio metallo, ma anche elettroliti allo stato solido.
A livello di ricerca ma non ancora di manifattura di celle come OXIS, sono numerosi i centri studi che stanno cercando soluzioni in particolare al problema dell’effetto shuttle. In Italia presso l’ENEA i ricercatori puntano a riuscirci utilizzando all’anodo nanoparticelle in carbonio contando su questi componenti per intrappolare i polisolfuri di litio.
Il politecnico di Hong Kong HKUST invece per risolvere lo stesso problema punta a intervenire sul catodo utilizzando nanoparticelle al carburo di boro in grado di portare la cella a una vita di 3.000 cicli, come sostiene un articolo pubblicato da un team dell’ateneo asiatico.
