Batterie al litio: una startup promette una svolta

Alcuni giorni fa una startup che produce batterie agli ioni di litio, guidata dallo scienziato impiegato al MIT Yet-Ming Chiang, ha annunciato di aver risolto “il vecchio, decennale, problema associato alla forma preferita al mondo di accumulo di energia” – ovvero quello delle batterie, la sfida che, come Elon Musk e tanti altri hanno ammesso, “è una delle più complesse al mondo, perché è indubitabile che le batterie di oggi lasciano molto a desiderare.”batteries

Nel corso degli ultimi 50 anni, i computer sono passati dal riempire un’intera stanza a stringersi in un dispositivo più piccolo di un mazzo di carte da gioco. Le batterie, invece, sono migliorate più lentamente e gradualmente, limitate dalle realtà fisiche delle reazioni chimiche che avvengono all’interno della batteria stessa. Anche le batterie agli ioni di litio sono leggermente meno ingombranti di quelle tradizionali, ma occupano comunque un po’ di spazio.

Non ci sono state scoperte infine come la “Legge di Moore” per queste ultime, che dichiarino quanto potenti sono, quanta energia sono grado di immagazzinare, o quanto costano.

Le batterie agli ioni di litio di oggi costano circa 500 dollari per ogni chilowattora prodotto. Tesla sostiene l’uso delle batterie, che sono prodotte per lo più da Panasonic, e costano qualcosa come 200 – 300 dollari per kilowattora prodotto, ma c’è qualche dubbio sul fatto che questo sia effettivamente vero.

Tesla sta costruendo una gigafactory nel deserto del Nevada per diverse ragioni. Una di queste, sicuramente, è che è estremamente soddisfacente pronunciare la parola “gigafactory”. Ma la ragione principale è quella di raggiungere una economia di scala nella produzione delle batterie: una fabbrica molto, molto grande potrebbe semplificare il processo. Musk sostiene che la fabbrica sarà in grado di produrre batterie agli ioni di litio a circa 175 dollari per chilowattora entro il 2017 – giusto in tempo per Tesla per l’introduzione del suo modello III, la versione economica da 35.000 dollari della sua auto elettrica.

Si dice che abbia fatto passi avanti nella progettazione delle batterie e nelle tecniche costruttive così che si porteranno i costi di produzione fino a 100 per chilowattora entro il 2020. A quel prezzo, un’auto elettrica potrebbe competere sul piano della vendita con una a benzina; computer portatili e telefoni cellulari potrebbero funzionare per giorni senza ricarica; e potremmo tutti camminare mano nella mano per avere utilizzato energia rinnovabile, più o meno.

Lo stesso giorno che la startup 24M ha fatto il suo annuncio, Quartz ha pubblicato un lusinghiero articolo su questa società e ha descritto la sua svolta in questo modo: la maggior parte della ricerca sulle batterie si è concentrata sulla scienza della batteria stessa, e ha tentato di capire come realmente produrre questa batteria. 24M, dopo un fallito tentativo di progettare un nuovo tipo di batteria al litio, ha cominciato ad esaminare in che modo le batterie sono in realtà prodotte. Come si è scoperto, il processo utilizza strutture e tecniche di produzione originariamente progettati per un prodotto completamente diverso.

L’aumento delle batterie agli ioni di litio nei primi anni 1990 deve molto al picco e al lento declino di due tecnologie usate dai grandi consumatori – i nastri audio magnatici e le batterie al nichel cadmio. Questi due elementi, presenti fino ad allora nella tecnologia della videocamera, ha coinciso con l’ingresso di Sony nel mercato delle videocamere leggere.

Sony si è resa conto che, se le videocamere fossero dovute decollare, avrebbero avuto bisogno di ridurre entrambi – più o meno in una forma comoda per la mano del consumatore – e durare più a lungo con una singola carica. L’unico modo per realizzare questo è stato quello di concentrare una carica molto più potente in una batteria molto più piccola.

Il risultato è stato la prima batteria al litio, che Sony ha commercializzato nel 1991. Due anni dopo seguì la videocamera TR1 8 millimetri , la prima videocamera agli ioni di litio con comando. Entrambi furono prodotti commerciali di successo della Sony.

Ma Sony ha dovuto anche capire rapidamente come fabbricare questo nuovo tipo di batteria su scala commerciale. La provvidenza è intervenuta: come è noto, i compact disc sempre più popolari cominciavano a erodere il mercato dei nastri a cassetta, di cui Sony è stato anche un importante produttore.

Si è scoperto così che lo stesso materiale poteva essere utilizzato anche per la fabbricazione delle batterie agli ioni di litio. Anche queste possono essere infatti fabbricate rivestendo una sospensione con una pellicola, poi facendola essiccare e in seguito tagliandola a misura. In questo caso il risultato non è un nastro magnetico, ma una batteria con elettrodi.

Questa apparecchiatura, e quei tecnici che l’hanno realizzata, sono diventati la spina dorsale della prima batteria agli ioni di liti opresso il primo stabilimento di produzione di queste batterie del mondo, e il modello del modo in cui sono state fatte è in vigore da allora. Oggi, fabbriche che operano su principi identici si rivolgono fuori ogni batteria agli ioni di litio commerciale del pianeta.

Per Sony, la decadenza delle macchine a nastro magnetico e delle vecchie batterie al nichel sono stati un colpo di fortuna. Ma Chiang li considera un’eredità sfortunata.

Chiang, il capo della startup che vuole vincere la sfida energetica delle batterie, ha così deciso che il team di 24M ha bisogno di concentrarsi sul processo di produzione di batterie agli ioni di litio – a cui si è avvicinato però dal punto di vista di qualcuno che non aveva mai visto una macchina a nastro magnetico. Il risultato è stato un prototipo che può fabbricare una cella di batteria agli ioni di litio in molto meno tempo, e per di più prendendo molto meno spazio.

Sarà questo lavoro a vincere la sfida dello stoccaggio di energia? La velocità e la facilità di fabbricazione potranno essere la svolta che porterà le batterie verso un prezzo più basso e, per estensione, anche verso un minore costo per l’ energia solare e le altre fonti rinnovabili? 24M non ha intenzione, in realtà, di vendere le proprie nuove batteria agli ioni di litioper i prossimi due anni di produzione da oggi. Possono accadere molte cose in questi due anni, la stessa differenza che passa tra “abbiamo scoperto questa innovazione incredibile” e “stiamo producendo e vendendo questa innovazione incredibile.”

Via | grist

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