Veicoli elettrici: IBM sviluppa batterie con litio e aria

Teoricamente le auto elettriche sarebbero già pronte per essere messe in produzione in serie. Potrebbero cioè già invadere il mercato di massa ma non brillano per efficienza e presentano ancora alcuni problemi dal punto di vista tecnico. Uno di questi è legato appunto all’autonomia. Un veicolo elettrico al momento non può effettuare lunghi viaggi senza ricaricarsi a causa della (relativamente) bassa durata delle sue batterie.

Fino ad ora in queste auto sono state usate batterie di tipo Li-ion (agli ioni di litio), che sono voluminose e difficilmente riescono a dare autonomia per più di 160 Km, ma IBM sta pensando ad una soluzione alternativa.  L’azienda americana ha dichiarato infatti di aver risolto questo fondamentale problema, riuscendo a sviluppare un tipo di batteria alternativa in grado di non scaricarsi prima di 800 Km di percorrenza.

Questo nuovo tipo di accumulatore, denominato “lithium-air cell”, (a cella d’aria e litio) desta molto interesse in quanto appare più efficiente: potenzialmente cioè riuscirebbe ad avere una densità di 1000 volte superiore del tipo agli ioni di litio. Al suo interno, nell’elettrodo positivo, al posto degli ossidi di metallo viene usato il carbone che è decisamente più leggero e per produrre corrente elettrica reagisce con l’ossigeno presente nell’aria.

Ma quando saranno pronte queste nuove batterie? E quando andranno in produzione? Difficile dirlo. Purtroppo non sarà possibile vederle montate su auto elettriche molto presto. Questo progetto di IBM è ancora in via di sviluppo in quanto presenta ancora qualche problema.

Secondo Winfried Wilcke – un ricercatore dei laboratori californiani di Almaden di IBM - una certa instabilità chimica non rende queste batterie del tutto affidabili; in fase di ricarica infatti si verifica un fenomeno che va a minare la durata della loro stessa vita, per cui al momento non posso ancora essere utilizzate per applicazioni pratiche. Il problema consiste nel comportamento dell’ossigeno che pare reagire non solo con l’elettrodo di carbone ma anche con il solvente elettrolitico, ossia con la soluzione all’interno della quale si spostano gli ioni di litio quando fanno la spola tra un elettrodo e l’altro.

Al fine di superare questo intoppo chimico Wilcke ha lavorato con il suo collega Alessandro Curioni, del laboratorio IBM di Zurigo, alla realizzazione di modelli estremamente complessi, aiutandosi con un computer dalla elevata capacità di calcolo: il Blue Gene. L’obiettivo dei due ricercatori era conoscere in profondità i meccanismi delle reazioni chimiche all’interno della cella. Proprio per questo per i loro studi hanno fatto ricorso persino a forme di modellazione atomica basate sulla meccanica quantistica.

Wilcke e Curioni sono ottimisti. Procedendo con questo metodo sono riusciti finalmente a trovare quello che cercavano. I risultati ci sono ma non posso essere rivelati in dettaglio, almeno per il momento. Probabilmente il solvente elettrolitico sarà modificato.  Per le batterie ad aria e litio in futuro verranno usati elementi differenti ma le aziende coinvolte – IBM in testa - preferiscono non rivelare fino in fondo i risultati delle loro ricerche - ovviamente per questioni di vantaggio competitivo. Nella coalizione denominata “Battery500” comunque non fa parte solo Big Blue; tra i componenti di questo gruppo di studio e sviluppo vanno annoverati anche quattro laboratori statunitensi e alcuni partner commerciali.



Il processo che porterà dagli studi in laboratorio a un prodotto finito è molto lungo. Un prototipo in scala 1:1 di batteria ad aria e litio dovrebbe essere realizzato entro il prossimo anno. Per una versione commericiale, invece, bisognerà attendere sino al 2020. Ci sarà bisogno, insomma, di oltre un decennio perché questa innovazione divenga operativa. Ma l’attesa vale il risultato, soprattutto se è vero che nel momento in cui queste nuove batterie saranno montate sulle auto elettriche, questo tipo di veicolo potrà competere ad armi pari in quanto ad efficienza con le macchine a benzina, diesel, GPL o metano.