― La Royal Swedish Academy of Sciences ha assegnato il Premio Nobel per la chimica 2019 agli sviluppatori delle batterie agli ioni di litio

La Royal Swedish Academy of Sciences ha deciso di assegnare il Premio Nobel per la chimica 2019 a: John B. Goodenough (Università del Texas), M. Stanley Whittingham (Università di Binghamton, Università di Stato di New York), Akira Yoshino (Asahi Kasei Corporation, Tokyo, Università Meijo, Nagoya) Giappone “Per lo sviluppo di batterie agli ioni di litio”.

Il loro merito è quello di essere riusciti a creare un mondo ricaricabile, che ha aperto nuove strade nell’ambito dell’alimentazione da fonti rinnovabili.

La batteria agli ioni di litio

Se non ci fosse la batteria al litio probabilmente oggi i nostri tablet e pc portatili non sarebbero così leggeri, i nostri smartphone non avrebbero l’aspetto e l’efficienza che hanno oggi. Basta pensare a queste due applicazioni, di uso comune, per capire l’importanza dell’innovazione che l’Accademia Svedese ha voluto premiare.
Uno dei plus di questa batteria è che è in grado di immagazzinare quantità significative di energia da fonti rinnovabili (solare, eolica…) riducendo così il ricorso ai combustibili fossili.

Le batterie al litio hanno consentito, e stanno consentendo, lo sviluppo di auto e mezzi per la movimentazione elettrica, anche a lungo raggio, con utilizzo di energia da fonti rinnovabili.
Il vantaggio delle batterie agli ioni di litio è che non si basano su reazioni chimiche che distruggono gli elettrodi, ma su ioni di litio che fluiscono avanti e indietro tra l’anodo e il catodo.
Le batterie agli ioni di litio hanno rivoluzionato la nostra vita da quando sono entrate sul mercato per la prima volta nel 1991. Hanno posto le basi di una società senza fili e senza combustibili fossili e sono di grande beneficio per l’umanità.

La storia delle batterie

I primi studi risalgono agli anni ’70, durante la crisi petrolifera. Stanley Whittingham aveva lavorato allo sviluppo di energia senza combustibili fossili. Focalizzandosi sui superconduttori ha scoperto un materiale estremamente ricco di energia, che ha usato per creare un catodo innovativo in una batteria al litio. Questo è stato realizzato con disolfuro di titanio che, a livello molecolare, ha spazi che possono ospitare – intercalati – ioni di litio.
L’anodo della batteria era parzialmente in litio metallico, che ha un forte impulso a rilasciare elettroni. Ciò ha comportato una batteria che aveva letteralmente un grande potenziale, poco più di due volt. Tuttavia, il litio metallico è reattivo e la batteria era troppo esplosiva.
John Goodenough ha supposto che il catodo avrebbe avuto un potenziale ancora maggiore se fosse stato realizzato usando un ossido di metallo invece di un solfuro di metallo. Dopo una ricerca sistematica, nel 1980 ha dimostrato che l’ossido di cobalto con ioni di litio intercalati poteva produrre fino a quattro volt. Questa è stata una svolta importante e avrebbe portato a batterie molto più potenti.

Basandosi sul catodo di Goodenough, Akira Yoshino ha creato la prima batteria agli ioni di litio commercialmente valida nel 1985. Invece di utilizzare il litio reattivo nell’anodo, ha usato coke di petrolio, un materiale di carbonio che, come l’ossido di cobalto del catodo, può intercalare gli ioni litio.
Il risultato fu una batteria leggera e resistente che poteva essere caricata centinaia di volte prima che le sue prestazioni si deteriorassero.