Ottocento chilometri di autonomia. E'
questo il traguardo per la diffusione di massa dell'auto elettrica e
ci si può arrivare solo con le batterie al litio-aria. Chi lo taglia
per primo, avrà in mano una tecnologia vincente per i prossimi
cinquant'anni o almeno fino a quando le auto non voleranno. La stanno
studiando in molti, ma i team in pole position sono tre: Ibm, Mit e
Basf.

"Le batterie al litio-aria hanno
il potenziale per conservare molta più energia per unità di peso
rispetto alle soluzioni agli ioni di litio, poiché rimpiazzano uno
degli elettrodi pesanti solidi con una soluzione al carbonio poroso,
che archivia energia catturando ossigeno direttamente dall'aria",
spiega Alessandro Curioni, responsabile del progetto Battery 500
all'interno del centro di ricerca Ibm di Zurigo, che lavora insieme
ai colleghi dell'Almaden Research Center a San Jose, guidati dal
fisico Winfried Wilcke, per mettere a punto un primo prototipo nel
2013 e arrivare alla commercializazione nel 2020. In realtà si
tratta di una tecnologia già nota da almeno una ventina d'anni, ma
le difficoltà di applicazione ne hanno bloccato lo sviluppo fino in
tempi recenti, quando la spinta dell'industria automobilistica verso
l'auto elettrica ha messo in moto una nuova corsa, che ha consentito
di superare alcune difficoltà che sembravano insormontabili.

La batteria che respira è considerata
la più simile, come comportamento e come densità energetica, al
classico pieno di benzina che manda avanti il motore a combustione
interna. La densità energetica della benzina è di circa 13
kilowattora al chilo, il che si traduce, considerando le perdite, in
1,7 kilowattora di energia fornita alle ruote. Una batteria al litio
aria ha una densità energetica quasi equivalente, di 12 kilowattora
al chilo, il che corrisponde circa alla stessa quantità di energia
fornita alle ruote dalla benzina, considerando l'efficienza maggiore
di un motore elettrico rispetto al motore a combustione interna.
Questo significa che una batteria al litio aria ha una densità
energetica da 5 a 15 volte maggiore di una batteria agli ioni di
litio e può durare 5 volte più a lungo. In pratica, l'autonomia di
un'auto elettrica provvista di una batteria di questo tipo
arriverebbe a 800 chilometri, dai 120-150 attuali, annullando
completamente la famosa "ansia da batteria scarica" che
colpisce regolarmente gli automobilisti elettrici sui tragitti
medio-lunghi. Ma per arrivare all'utilizzo commerciale di questa
tecnologia ci vorrà ancora una decina d'anni.

"Abbiamo già fatto grandi passi
avanti nei primi tre anni di lavoro, ora la strada è in discesa",
precisa Curioni, riferendosi all'instabilità chimica di queste
batterie, che ne accorciava la vita senza che gli scienziati
riuscissero a capire bene il motivo. Il problema consisteva nel
comportamento dell'ossigeno, che durante la ricarica reagiva non solo
con l'elettrodo di carbonio, ma anche con il solvente elettrolitico,
ossia con la soluzione all'interno della quale si spostano gli ioni
di litio quando fanno la spola tra un elettrodo e l'altro. Per
superare l'intoppo, il team di Battery 500 hanno dovuto studiare in
profondità i meccanismi delle reazioni chimiche che governano la
cella, aiutandosi con la potenza di calcolo di Blue Gene, la nuova
generazione di supercomputer sviluppati da Ibm insieme al Department
of Energy del governo americano, per ricorrere a forme di
modellazione atomica basate sulla meccanica quantistica. Ora il team
di Curioni e Wilcke è riuscito a trovare un altro solvente
elettrolitico "molto promettente", che garantisce la
stabilità del processo. Le stesse difficoltà sono state affrontate
anche dagli altri scienziati che stanno cercando di svelare l'arcano
di questi meccanismi, fra cui il team del Mit di Boston e quello del
colosso tedesco Basf sono i più avanzati.

Il processo che porta dagli studi in
laboratorio a un prodotto finito, però, è molto lungo, soprattutto
in un'industria così delicata come l'automotive. Il team Ibm
promette un primo prototipo entro il prossimo anno. Per una versione
commericiale, invece, bisognerà attendere molto più a lungo. E ci
sarà tempo per altre versioni da parte dei consorzi rivali. Ma
l'attesa vale il risultato, perché nel momento in cui queste nuove
batterie saranno pronte, l'auto elettrica potrà competere ad armi
pari con le auto a propulsione fossile. Per il petrolio si annunciano
tempi duri.