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Litio, silicio e anche grafene: la ricetta europea per le batterie delle super-auto elettriche

Photo credit: La Stampa

(come riportato da Stefano Massarelli su La Stampa)

Enea e Politecnico di Torino protagonisti del progetto “Battery”

Dai tempi dell’invenzione della pila di Alessandro Volta la capacità di immagazzinare energia elettrica non ha mai smesso di rappresentare un elemento chiave del progresso. Batterie più performanti, sicure e compatte hanno accompagnato l’avvento delle moderne tecnologie e, quasi certamente, segneranno il passaggio verso un futuro di auto elettriche, robot e fonti energetiche rinnovabili.

Queste ultime, ad esempio, hanno bisogno di sistemi di stoccaggio avanzati per permettere che l’energia accumulata in modo intermittente, con il vento o il Sole, sia reimmessa nella rete elettrica in modo regolare. Il mercato delle batterie è quindi destinato a crescere esponenzialmente: secondo le stime Ue, farà segnare un giro d’affari di 250 miliardi di euro all’anno a partire dal 2025, creando 5 milioni di posti di lavoro.

Questo mercato è in mani asiatiche, da cui proviene quasi il 50% delle batterie, e ora l’Europa ha deciso di giocare la sua partita lanciando «Battery 2030+»: il progetto-bandiera riunisce le eccellenze del continente nel settore della ricerca e dello sviluppo di batterie. Il programma vede l’Italia in prima fila con il Politecnico di Torino e l’Enea, rispettivamente nel consorzio principale e tra le organizzazioni di supporto. «La Commissione Europea mira a far fronte allo strapotere asiatico, sviluppando una

filiera di ricerca, sviluppo e produzione di batterie che contribuisca all’abbandono delle fonti fossili e favorisca una più ampia diffusione della mobilità elettrica», spiega Gian Piero Celata, direttore del dipartimento di tecnologie energetiche dell’Enea, tra i protagonisti dell’evento di presentazione dell’iniziativa in Italia.

Sviluppare batterie più leggere e performanti per la mobilità elettrica è un obiettivo strategico per l’Europa, la cui leadership è messa in pericolo dal passaggio proprio alle auto elettriche, il cui valore di mercato è dettato per il 40% dalle batterie. «Nella mobilità elettrica si utilizzano quasi esclusivamente batterie al litio – dice Celata -. E tuttavia le riserve mondiali di litio non sono infinite e sono localizzate perlopiù fuori dall’Europa. Inoltre le batterie al litio sono termicamente instabili e richiedono adeguati sistemi di sicurezza, i quali finiscono per accrescere i costi della produzione». Le ricerche, quindi, cercano di reinventare la chimica delle batterie, eliminando il litio o utilizzandolo in combinazione con materiali nanostrutturati, così da accrescere esponenzialmente le prestazioni dei dispositivi di accumulo.

«Utilizzando un anodo di silicio, piuttosto che di grafite, è possibile moltiplicare per 10 le prestazioni di una batteria al litio – spiega Celata -. Il silicio, però, può causare aumenti di volume della batteria fino a provocarne la rottura. Nei laboratori Enea stiamo quindi sperimentando batterie al litio con silicio nanostrutturato e grafene: potrebbero rappresentare il futuro per le auto elettriche». Sullo stesso terreno si muove il Politecnico di Torino, il quale ha conquistato la copertina della prestigiosa rivista «Advanced Energy Materials» con uno studio sulle nanostrutture di grafene.

Se vogliamo ottenere batterie compatte – aggiunge Celata – il litio rimane un materiale d’elezione e tuttavia questo elemento potrebbe essere abbandonato negli impianti di «storage», in cui le dimensioni delle batterie sono meno rilevanti rispetto a quelle delle auto. «Tra i sistemi di accumulo ci concentriamo sulle batterie al sodio e allo zolfo, che potrebbero sostituire gli ioni litio nell’uso stazionario di energia». L’abbondanza in natura di questi elementi consentirebbe di ottenere batterie più economiche e anche dotate di tempi di ricarica più brevi.

A segnare il passaggio verso le «pile» del futuro, comunque, saranno anche le tecnologie digitali. «Battery 2030+», infatti, spinge ricercatori e aziende a sfruttare Big Data e Intelligenza Artificiale per identificare i materiali migliori e creare batterie che si auto-ricaricano, sfruttando il Sole oppure il vento.