Batterie di nuova generazione: cosa bolle in pentola?

Le batterie di nuova generazione sono la chiave per abbandonare la dipendenza dai combustibili fossili e sono destinate a svolgere un ruolo di primo piano nei prossimi anni. L’evoluzione delle batterie e degli accumulatori permetterà di soddisfare le esigenze future della nostra società. Uno dei principali ostacoli per la ricerca sta nel trovare materiali idonei per elettrodi ed elettroliti, che effettivamente funzionino bene senza comprometterne le funzionalità, le caratteristiche tecniche e il design.

Introduzione

Ad oggi sono davvero molti i tentativi e gli errori che vengono compiuti nella selezione della migliore combinazione di parametri di progettazione. Per rendere le batterie di nuova generazione più efficienti, più longeve e soprattutto più affidabili, sempre più scienziati ne stanno studiando anche la durata con l’obiettivo di arrivare a ridurre il numero di volte che deve essere sostituita.
Questo aspetto rappresenta senz’altro un limite, una criticità per l'utilizzo nello stoccaggio di energia, soprattutto per i veicoli elettrici rispetto alla maggior parte dei dispositivi elettronici portatili che hanno una durata maggiore.
Una durata più lunga, oltre alla riduzione dei costi, va ad incidere sugli impatti negativi su produzioni e riciclaggio, compreso anche il consumo di energia.

Come fare ad ottenere tutto ciò?

Batterie di nuova generazione: ecco i vantaggi legati ad una maggiore durata

Anche sotto l’aspetto ambientale, le batterie di nuova generazione a più lunga durata tendono a lenire i problemi legati allo smaltimento delle stesse, ma potrebbero anche ridurre la possibilità che tanti utenti siano costretti ad abbandonare o sospendere il lavoro a causa dell’esaurimento della batteria. La durata di una batteria generalmente può essere misurata in due diversi modi: in termine di anni oppure in considerazione del ciclo di vita della batteria stessa. Quando si parla di  "termini di anni" si indica il tempo in cui una batteria di nuova generazione può essere ricaricata mantenendo appieno la sua capacità, in termini di “ciclo di vita” ci si riferisce al numero di volte in cui la batteria può essere ricaricata prima che diventi inadatta per una determinata applicazione.

Generalmente tale numero si aggira sull’80% di capacità iniziale, dal momento in cui la batteria tende a degradarsi subito dopo tale punto. Aumentare la durata della vita della batteria, nella riduzione dell'impatto ambientale, è uno degli aspetti più importanti su cui concentrarsi nello studio di soluzioni alternative alle batterie agli ioni di litio. In tal senso, l’attuale studio sulle batterie agli ioni di sodio è un esempio concreto e rappresenta una delle ultime tecnologie emergenti. Il loro ciclo di vita non è ben definito, tuttavia, risulterebbero estremamente competitive dal punto di vista ambientale e per capacità di stoccaggio.

Le batterie di nuova generazione sono, dunque, ben lontane dai prototipi iniziali, prodotto di una tecnologia molto semplice, il cui sviluppo è stato molto lento rispetto ad altre aree dell'elettronica. Già nell’ultimo decennio il consistente aumento della produzione di batterie a ioni di litio ha portato ad un drastico calo di prezzi - stiamo parlando di circa l’85% - contribuendo notevolmente a rendere commercialmente fattibili, per la prima volta nella storia, i veicoli elettrici e lo stoccaggio di energia. Si stima che nei prossimi dieci anni il mercato dello stoccaggio di energia negli Stati Uniti potrebbe crescere fino ad un valore pari a ben 426 miliardi di dollari e questo può offrire molte opportunità commerciali nel settore delle aziende chimiche, dei produttori di batterie, delle case automobilistiche, delle società coinvolte nell’energia solare e delle società di servizi. In conclusione, le batterie di nuova generazione consentono di cogliere l’enorme opportunità economica data dal passaggio a sistemi energetici alternativi, basati su nuove tecnologie.

Le prospettive future che si aprono con le batterie di nuova generazione

Non meraviglia dunque che le aziende produttrici di batterie di nuova generazione impieghino oggi milioni di persone nelle loro catene di produzione offrendo, peraltro, modi sostenibili dal punto di vista ambientale per creare posti di lavoro e contribuire a rivitalizzare l'economia globale. Il progresso della tecnologia in questo settore è particolarmente avanzato, più di quanto non lo sia quello degli elettrolizzatori. In particolare, il costo delle batterie agli ioni di litio è diminuito proprio per effetto dei maggiori volumi di produzione. L'aumento della produzione di elettrolizzatori, d'altro canto, risale ad una fase precedente. Ma questo rende ancora più ampio il suo ambito di significative riduzioni dei costi a breve termine. Le batterie di nuova generazione e gli elettrolizzatori applicano gli stessi principi scientifici dell'elettrochimica, il che significa che condividono diversi componenti come l'elettrolita e i materiali delle membrane, nonché i processi di produzione chiave. Non c’è dubbio che il futuro sviluppo degli elettrolizzatori trarrà quindi vantaggio dall'esperienza nella produzione di queste batterie, con importanti e non trascurabili impatti positivi sulle prospettive future di questo settore.

Batterie di nuova generazione e droni: un legame di straordinaria portata innovativa

Nella forma più semplice e basica, la tecnologia che sta alla base delle batterie di nuova generazione risale a più di due secoli. La parola stessa richiama un termine generico poiché le batterie sono disponibili in tutte le forme e dimensioni: piombo-acido, nichel-ferro, nichel-cadmio, nichel-metallo idruro, etc. Quelle a ioni di litio sono state sviluppate per la prima volta negli anni ’70 e commercializzate per la prima volta da Sony nel 1991 per il videoregistratore portatile dell’azienda. Oggi si trovano praticamente in qualsiasi cosa, dagli iPhone ai dispositivi medici, dagli aerei alla stazione spaziale internazionale. L’importanza del ruolo che hanno svolto queste batterie nella nostra società è confermata dal Premio Nobel per la chimica assegnato ai tre scienziati che hanno sviluppato la batteria agli ioni di litio. Ebbene, anche nel campo dei droni le batterie di nuova generazione ricoprono un ruolo particolarmente importante per l’autonomia di volo, un fattore tra i più determinanti da tenere sempre in considerazione. Con il loro voltaggio specifico, così come gli accumulatori, rappresentano un elemento essenziale tra coloro che intendono acquistare un drone. [...]

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