Parte la produzione delle batterie liquide molto più convenienti di quelle al litio

Una batteria al metallo liquido creata dalla società Ambri, spinoff del Massachusetts Institute of Technology (MIT), sarà operativa già dal prossimo anno in un impianto da 300 kWh ad Aurora, in Colorado, si legge in un comunicato stampa della società.

Con l’impegno dei Paesi a costruire capacità di energia rinnovabile sotto forma di energia solare ed eolica, aumenta la necessità di sistemi di accumulo di energia a lungo termine in grado di supportare la rete nei periodi di intermittenza.

A questo scopo sono state introdotte soluzioni basate su batterie agli ioni di litio, ma i costi di stoccaggio dell’energia sono elevati, pari a 405 dollari per ogni kWh. Se si vuole che il passaggio alle energie rinnovabili si concretizzi, questi costi devono scendere fino a 20 dollari per kWH, hanno affermato i ricercatori del MIT in un documento del 2019.

Più di dieci anni fa, Donald Sadoway, professore emerito del MIT, aveva iniziato a lavorare per ridurre questi costi. Il risultato è una batteria a metallo liquido più vicina alla commercializzazione e alla diffusione.

Cosa rende le batterie agli ioni di litio costose?

Le batterie tradizionali sono costruite utilizzando elettrodi solidi e un elettrolita liquido. Questi componenti richiedono poi la segregazione in singole unità attraverso l’implementazione di membrane e separatori.

Per aumentare la densità energetica si stanno costruendo pacchi batteria più grandi. Tuttavia, le spese associate ai componenti aggiuntivi contribuiscono ad aumentare il costo di produzione complessivo.

Durante il processo di carica e scarica, gli ioni migrano dentro e fuori gli elettrodi, provocando l’espansione e la contrazione di questi componenti. Nel corso di più cicli, questa attività porta al deterioramento dei materiali impiegati e a una conseguente diminuzione della capacità della batteria. Per questo motivo le batterie agli ioni di litio hanno una durata limitata.

Tuttavia, il concetto di metallo liquido di Sadoway richiede un minor numero di componenti, offrendo così il potenziale per una sostanziale riduzione dei costi.

Come funziona la batteria a metallo liquido?

Il progetto del metallo liquido consiste in tre strati separati di liquido che si sovrappongono l’uno sull’altro a causa delle differenze di densità. Il più denso è l’antimonio fuso, che funge da catodo, mentre il più leggero è il calcio, che funziona come anodo. A fare da ponte tra i due è una soluzione salina di cloruro di calcio, che funge da elettrolita.

Nella fase di scarica, l’anodo rilascia ioni di calcio che migrano verso il catodo, creando una lega di calcio e antimonio. Durante questo processo di scarica, il terminale negativo viene completamente utilizzato e poi rigenerato durante il successivo ciclo di carica.

L’aspetto vantaggioso di questa chimica risiede nell’assenza di un effetto memoria all’interno della batteria, come affermano i suoi creatori. Secondo loro, questa batteria può funzionare efficacemente per due decenni senza subire un calo di prestazioni.

Non avendo fatto affidamento sul litio, il gruppo di Sadoway non ha potuto sfruttare i progressi della tecnologia delle batterie agli ioni di litio. Hanno invece affrontato la sfida di risolvere meticolosamente tutte le complessità per portare le loro batterie a un uso diffuso.

Ambri è stata fondata nel 2010 e, più di dieci anni dopo, la sua soluzione di accumulo di energia ha ottenuto la certificazione UL 1973 che ne consente l’uso per applicazioni di potenza ausiliaria stazionaria e motrice.

Il costo previsto da Ambri per l’accumulo di energia si aggira intorno ai 200 dollari per kWh, quasi il cinquanta per cento in meno rispetto all’accumulo agli ioni di litio. Tuttavia, questa cifra è ben lontana dall’obiettivo finale di avere un impatto ambientale più sostanziale.

La tecnologia sarà impiegata in un sistema di stoccaggio da 300 kWh costruito per la società di servizi Xcel Energy ad Aurora, in Colorado, e si prevede che sarà operativo entro il prossimo anno. In futuro, le batterie a metallo liquido di Ambri potrebbero supportare i centri dati di Microsoft, dopo che l’azienda di Redmond-Washington le ha sperimentate lo scorso anno.