Frenare la mente umana è impossibile. Nonostante in alcuni Paesi del mondo esistano e siano esistiti veri e propri sistemi capaci di inculcare specifiche ideologie, la mente è l’unica cosa veramente impossibile da limitare: proprio l'ingegno umano ha portato alla creazione di batterie al litio ricaricabili.

Il progetto delle batterie al litio ricaricabili

Per dimostrare l’immensa apertura che una mente umana può raggiungere, ognuno di noi può pensare a quante meravigliose opere d’arte, incredibili scoperte scientifiche e sbalorditive invenzioni rivoluzionarie siano nate da una semplice idea. Non tutti possono, tuttavia, possedere le competenze necessarie a mettere in pratica ogni tipo di idee.

Quando, però, un team di scienziati ha a disposizione gli strumenti adeguati e una buona dose di creatività, ecco che nascono innovazioni che fino a poco tempo fa sembravano irrealizzabili. Un team di scienziati dell’Università dell’Illinois, a Chicago, ha creato la prima batteria al litio e anidride carbonica di lunga durata, definita “carbon neutral”.

Dopo aver testato con successo questa tecnologia su 500 cicli consecutivi di carica e scarica, sempre più studiosi si sono accorti di come una scoperta come questa possa rappresentare un’importante opportunità per il settore dell’accumulo energetico.

Prima tra le batterie al litio ricaricabili

Il team di ricercatori è stato il primo a dimostrare che le batterie al litio e biossido di carbonio (Li-CO2) possono essere progettate per funzionare in modo completamente ricaricabile.

Già nel 2018, i ricercatori del Massachussets Institute of Technology (MIT) di Boston avevano studiato una nuova batteria al litio creata a partire dal biossido di carbonio delle centrali elettriche. Uno dei problemi riscontrati nello studio, pubblicato su Science Direct, consisteva nella difficoltà di trovare nuovi percorsi di reattività per la CO2, considerata poco reattiva. La ricerca in questi anni si è concentrata sull’uso di costosi catalizzatori metallici, e sulla possibilità di usare  una versione a funzionamento continuo del processo, che utilizzerebbe un flusso costante di anidride carbonica.

I ricercatori a Chicago sono riusciti a sviluppare un prototipo che esegue fino a 500 cicli consecutivi di carica/scarica. Come è possibile leggere nell’articolo pubblicato su Advanced Materials, quando una batteria al litio-anidride carbonica si scarica, produce carbonato di litio (Li2CO3) e carbonio (C). Il carbonato di litio si ricicla durante la fase di carica, ma il carbonio si accumula sul catalizzatore, bloccando i siti attivi di quest’ultimo e provocando anche la decomposizione degli elettroliti in uno stato carico. Il tutto si traduce nella perdita di efficienza e corretto funzionamento della batteria.

La batteria Li-CO2 completamente reversibile è sviluppata con neutralità carbonica totale usando MoS2 come catalizzatore catodico combinato con un elettrolita ionico liquido/dimetilsolfossido. Questa combinazione di materiali produce un singolo composito multicomponente (Li2CO3/C) di prodotti anziché prodotti separati, rendendo il riciclaggio più efficiente.

Criticità 

La loro applicazione su larga scala non è ancora stata possibile: queste batterie, pur avendo il potenziale per immagazzinare più energia, ancora non hanno visto progressi soddisfacenti che consentissero loro di essere completamente ricaricabili.

Infatti, quando una batteria litio-anidride carbonica si scarica, produce carbonato di litio e carbonio: se il primo si ricicla durante la fase di ricarica, il secondo, invece, si accumula sul catalizzatore, producendo effetti negativi per le batterie, ovvero:

  • blocca i siti attivi del catalizzatore;
  • impedisce la diffusione dell’anidride carbonica;
  • provoca la decomposizione degli elettroliti in uno stato carico.

Quale sarà il futuro delle batterie al litio ricaricabili? Le aziende che oggi producono questi oggetti non sostenibili si sapranno adattare?