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Che la batteria sia uno degli elementi più importanti dei nostri dispositivi elettronici, se non il più importante in assoluto, è un po' il segreto di Pulcinella del mondo dell'alta tecnologia. La capacità e la durata di una batteria determinano, tanto per fare alcuni esempi, per quanto tempo potremo utilizzare lo smartphone, il laptop o la action cam senza che ci sia bisogno di ricaricare il dispositivo. Non deve stupire, dunque, se istituti di ricerca universitari e grandi aziende investono ingenti risorse (sia economiche sia umane) nella ricerca di nuove tecnologie per batterie sempre più performanti.
In particolare, gli studi si concentrano sulla ricerca di alternative al litio come materiale utilizzato per accumulare carica all'interno delle batterie. Il litio, infatti, degrada piuttosto velocemente (una batteria agli ioni di litio ha una vita media di circa 700 cicli di carica/scarica) e assicura un'autonomia non propriamente estesa. A questo si aggiungono i pericoli legati al sovrautilizzo delle batterie al litio che, superata una temperatura critica, potrebbero esplodere e prendere fuoco.
Per tutti questi motivi, gli sforzi si concentrano, il più delle volte, nella ricerca di materiali alternativi al litio che, se da un lato garantiscono performance similari o superiori a quelle delle batterie odierne, dall'altro devono consentire di bypassare eventuali problemi che si presentano con gli accumulatori utilizzati ogni giorno. E, secondo un team di ricercatori dell'Università di Berkely, del MIT e dell'Argonne National Laboratory, una delle migliori alternative agli ioni di litio è il magnesio.
I vantaggi del magnesio sul litio
Stando alle ricerche e agli studi condotti dal gruppo guidato da Gerbrand Ceder, professore di scienze dei materiali presso la University of California, Berkley, il magnesio assicurerebbe performance migliori del litio – soprattutto sul fronte della ricarica rapida – una migliore efficienza di carica e scarica e standard di sicurezza più elevati. Ciò vuol dire che le batterie al magnesio non solo potrebbero caricare più in fretta rispetto a quelle al litio, ma garantirebbero una maggiore autonomia e non presenterebbero pericoli di esplosione o incendi.
A questo si aggiunge il fatto che il magnesio è maggiormente presente, e più facilmente reperibile, del litio. Ciò vuol dire che realizzare batterie al magnesio potrebbe essere più semplice e più economico rispetto a quelle al litio.
Come funzionano le batterie al magnesio
I principi di funzionamento delle batterie al magnesio sono, ovviamente, gli stessi di quelle agli ioni di litio. Le attività di ricerca del team guidato e coordinato da Gerbrand Ceder si sono quindi concentrate sulla ricerca di elettroliti che si occupassero di trasportare le cariche elettriche dal catodo all'anodo. Sinora, infatti, il più grosso limite delle batterie al magnesio è rappresentato dall'inesistenza di elettroliti, sia in forma solida sia in forma liquida, che favorissero il passaggio degli elettroni da un capo all'altro della batteria.
I ricercatori statunitensi hanno così realizzato un elettrolita a stato solido, chiamato "spinello magnesio-scandio-selenide", caratterizzato da buone capacità conduttrici e di carica. In molti casi, hanno notato gli studiosi, i comportamenti delle batterie al magnesio con questo particolare elettrolita solido sono paragonabili a quelle delle normali batterie agli ioni di litio che utilizziamo quotidianamente nei nostri smartphone, computer portatili e automobili elettriche.
Sviluppi delle batterie al litio
Bisogna dire, a onor del vero, che le batterie al magnesio con elettrolita allo stato solido non dovrebbero arrivare sul mercato nel giro di pochi mesi. Anzi: anche se le analisi condotte sui primi prototipi hanno confermato quanto previsto a livello teorico, il lavoro di ricerca da svolgere è ancora molto lungo. Il comportamento del magnesio e dell'elettrolita, infatti, deve ancora essere studiato a fondo, così da poterne migliorare ulteriormente le capacità di accumulo ed escludere che, in determinate condizioni ambientali, possa risultare pericoloso per l'incolumità di chi lo utilizza.
2 luglio 2018
