Smartphone e dispositivi portatili in generale evolvono continuamente sotto molti aspetti, ma il problema dell’autonomia limitata resta. Decine di gruppi di ricerca sta vagliando materiali e soluzioni alternative ai classici ioni di litio per soddisfare le necessità degli utenti. I ricercatori della Ohio State University hanno trovato un modo per costruire batterie a ossigeno e potassio. Il lavoro, finanziato da una sovvenzione della National Science Foundation, si è guadagnato una pubblicazione sulla rivista specializzata Batteries and Supercaps.
L’idea di impiegare questi materiali risale al 2013, ma finora era stata accantonata perché le batterie così realizzate non erano in grado di supportare un numero tale di cicli di ricarica da risultare economicamente vantaggiose. Il professore di chimica Yiying Wu e i suoi colleghi hanno dimostrato che queste batterie potrebbero immagazzinare circa il doppio dell’energia delle attuali batterie agli ioni di litio.
L’altro vantaggio non indifferente di questa soluzione è che non impiegano sostanze dannose per l’ambiente, come ad esempio il cobalto. Come sottolinea Vishnu- Baba Sundaresan, co-autore dello studio e professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso l’ateneo statunitense, spiega infatti che “questa tecnologia […] è economica, non utilizza materiali esotici, può essere realizzata ovunque e promuovere l’economia locale”.
Oltre che negli accessori hi-tech, queste batterie potrebbero essere impiegate some soluzione economica negli accumulatori di energia che affiancano gli impianti eolici o fotovoltaici, per i quali è fondamentale immagazzinare l’energia prodotta in eccesso per rilasciarla poi quando è richiesta e gli impianti non sono attivi.
Senza entrare in eccessivi tecnicismi, il problema nella fabbricazione di batterie ossigeno-potassio era che la batteria si deteriorava ad ogni carica, e smetteva di funzionare dopo cinque o dieci cicli di ricarica. Il degrado era dovuto al fatto che l’ossigeno si insinuava nell’anodo, ossia quella parte della batteria che consente agli elettroni di caricare un dispositivo. L’ossigeno causava la rottura dell’anodo stesso, impedendo alla batteria di continuare a funzionare. La novità è che i ricercatori hanno trovato un modo per portare l’ossigeno nella batteria, senza che questo penetrasse nell’anodo.
La tecnica ha permesso di fare un passo avanti che non è decisivo, ma è molto importante: ora le batterie ossigeno-potassio possono essere ricaricate per almeno 125 volte. Significa che il lavoro di ricerca dovrà proseguire, ma che si è imboccata una strada promettente per uscire dallo stallo in cui si trovavano i progetti.
Qualcuno si starà chiedendo perché insistere con questi materiali, quando i tradizionali ioni di litio non danno problemi per almeno un migliaio di cicli di ricarica. La risposta è che il potenziale è più elevato: le batterie ad ossigeno hanno una maggiore densità, il che significa che possono accumulare molta più energia e migliorare le prestazioni di prodotti per l’elettronica portatile, di veicoli elettrici e di accumulatori industriali. Inoltre non inquinano e costano meno. Dal calcolo pubblicato sulla pagina ufficiale della ricerca, le batterie agli ioni di litio installate su molte auto elettriche costano (a livello di materiali) circa 100 dollari per kilowattora; quelle con ossigeno-potassio avranno un costo di circa 44 dollari per kilowattora.
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