Il Premio Nobel 2019 per la Chimica è stato assegnato ai padri della batteria agli ioni di litio: il miglior riconoscimento alla rivoluzione elettrica.
La batteria al litio è «leggera, ricaricabile e potente.«Può immagazzinare quantità importanti di energia eolica e solare, aprendo la strada a una società libera dai combustibili fossili». Non è il giudizio interessato di qualche “lobby dell’auto elettrica”, come a volte sostengono i detrattori della e-mobility, ma quello super partes per eccellenza: la Reale Accademia Svedese per le Scienze.
La giuria di Stoccolma ha così motivato il Premio Nobel 2019 per la Chimica ai tre ricercatori che «hanno reso possibile un mondo ricaricabile». E «con il loro lavoro hanno creato le condizione per una società senza fili e libera dai combustibili fossili, portando un grande beneficio per la società». Il premio Nobel 2019 è stato assegnato a John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino. Sono gli inventori delle batterie agli ioni di litio, oggi comunemente utilizzate nei telefoni cellulari, personal computer e auto elettriche.
Chi sono i vincitori del Nobel 2019
Goodenough, 97 anni, è nato in Germania, a Jena, nel 1922 e dal 1952 ha lavorato negli Stati Uniti, nell’Università di Chicago e poi in quella del Texas ad Austin. Whittingham, 78 anni, è nato in Gran Bretagna e dopo aver lavorato nell’Università di Oxford si è trasferito negli Stati Uniti, dove ha insegnato nell’Università di New York. Yoshino, 71 anni, è nato nel 1948 in Giappone, a Suita; ha lavorato nell’Università di Osaka e poi nella Meijo University di Nagoya.
Il mondo ricaricabile in tre mosse
La ricerca che ha portato alle batterie ricaricabili agli ioni di litio, vero e proprio simbolo delle energie rinnovabili, è cominciata durante la crisi petrolifera degli anni ’70. Ad aprire la strada è stato Stanley Whittingham, mentre esplorava le possibili tecniche per ottenere sistemi per la produzione di energia che non utilizzassero i combustibili fossili, aveva individuato un materiale superconduttore molto efficiente, chiamato disolfuro di titanio, dalla struttura tale da permettere di incastonare al suo interno degli ioni di litio. Il risultato era stata una batteria decisamente più potente, ma ancora impossibile da utilizzare. Per la grande reattività del litio sarebbe stata a rischio di esplosioni.
Il passo successivo è stato opera di Goodenough, che nel 1980 pensò di sostituire il disolfuro di titanio con l’ossido di cobalto, ottenendo in questo modo una batteria più potente.
Con questi stessi materiali, cinque anni dopo Akira Yoshino otteneva la prima batteria pronta per entrare in commercio, nella quale gli ioni di litio erano incastonati nel coke petrolifero. Nel 1991 entrava così in commercio la prima batteria agli ioni di litio: era leggera, robusta e ricaricabile centinaia di volte.
Cos’è e come funziona una batteria
Una batteria è un dispositivo in cui gli ioni (ovvero atomi elettricamente carichi) si spostano da un punto all’altro creando una corrente elettrica. Sono necessari due elettrodi, l’anodo e il catodo, tra cui si muovono gli ioni, che viaggiano all’interno di una sostanza detta elettrolita. Negli accumulatori Li-Ion è un liquido con sali di litio.
I vantaggi delle batterie litio-ioni sono numerosi. Sono più leggere e compatte di quelle equivalenti fabbricate con altri componenti chimici. Permettono di immagazzinare una quantità maggiore di energia nello stesso spazio. Si scaricano poco nel tempo (se non usate). Non soffrono dell’effetto memoria che ne limiterebbe la durata causa la perdita di capacità. Eppure, si moltiplicano gli sforzi per trovare soluzioni ancora migliori per il futuro.
Ci sono già le batterie Li-Poly, in cui l’elettrolita è un polimero. Hanno performance energetiche migliori, ma per ora sono utilizzate solo nei piccoli formati: il passo successivo sarà portarle sulle auto. C’è poi la soluzione del litio-zolfo, che può accrescere di 5 volte la capacità di energia. Per portarla sul mercato bisogna però risolvere il problema dell’infiammabilità. Si studia infine il litio-aria, dove l’ossigeno è usato come materiale catodico. Per risolvere il problema del surriscaldamento e dell’infiammabilità si studia anche la sostituzione dell’elettrolita liquido, con uno allo stato solido, E qui torna in ballo Goodenough, che a 94 anni suonati ha sviluppato l’idea di un elettrolita solido a base di vetro.
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