Batterie a ioni di alluminio: cosa sono e come funzionano

La continua ricerca di soluzioni innovative finalizzate all’ottimizzazione delle performance di accumulatori energetici sta conducendo l’intero mondo della domotica verso frontiere fin ora inesplorate. Difatti, è proprio la Stanford University che annuncia i sorprendenti risultati sperimentali dell’innovativa batteria agli ioni in alluminio. La tecnologia, così come annunciata, sembra dover divenire il sostituto generazionale dei dispositivi attualmente in commercio: batterie alcaline e batterie agli ioni di litio. La rivoluzionaria batteria alluminio-aria sembra essere destinata alla definitiva risoluzione delle annose questioni relative all’inquinamento ambientale, comune a tutti i dispositivi di alimentazione ausiliaria; e di sicurezza principalmente attinenti alle batterie al litio. Nel presente articolo proporremo una panoramica delle principali informazioni attinenti la novità tecnologica e le sue principali applicazioni future, purtroppo le risorse informative sono poche, frammentarie e, in molti casi, semplici ridondanze di un tam tam mediatico.

ABC del funzionamento di batteria a ioni di alluminio: simulazione esperimento

batteria a ioni di alluminioNel presente paragrafo presenteremo una simpatica simulazione (nostrana) di un esperimento simile avvenuto nei laboratori della Stanford University e consultabile sul sito internet www.scienzaviva.it. Le batterie ad alluminio non sono una novità infatti la prima introdotta sul mercato risale al 1987, tuttavia sembrano essere state eliminate alcune limitazioni che ne impedivano un utilizzo commerciale. L’esperimento si prefigge di simulare una batteria a ioni di alluminio in grado di alimentare un motorino elettrico di piccole dimensioni, con l’ausilio di materiale semplice e reperibile in una qualsiasi abitazione.

Il materiale utilizzato per l’esperimento consiste in:

  • Un foglio di alluminio;
  • Carbone attivo per acquari;
  • Se il carbone attivo è in grossi grani, un martello o un piccolo mortaio per ridurlo in piccoli frammenti;
  • Un motorino elettrico e del nastro adesivo;
  • Tovaglioli di carta assorbente da cucina;
  • Due cavetti elettrici con pinze;
  • Sale, acqua e una scodella.

Dopo aver creato una soluzione salina all’interno della scodella si provvederà a costipare in modo idoneo un foglio di alluminio che diverrà l’elemento chiave dell’esperimento. In pratica si stende il foglio di alluminio e si dispone su di esso un tovagliolo inzuppato di soluzione salina. Una volta fatto ciò si cosparge del carbone attivo sul tovagliolo. Si predispone, a contatto col carbone, una pinzetta e si chiude, il tutto, a fagottino. L’altra pinzetta verrà vincolata al foglio di alluminio. Collegando opportunamente i cavi (positivo e negativo) al motorino da alimentare ed esercitando una pressione sulla batteria improvvisata noteremo l’attivazione del motorino. Questa elementare batteria rappresenta ciò che comunemente si chiama batteria alluminio – aria, e la sua tensione è prodotta dalla reazione degli ioni di allumino con l’ossigeno dell’aria. La resa della batteria alluminio-aria è eccellente, difatti nell’esperimento mantiene una durata di 10 minuti. La batteria alluminio aria è decisamente migliore della batteria a litio tuttavia non ha un grande utilizzo pratico. La ragione del suo scarso successo è dovuta al fatto che l’alluminio appare essere caduco durante la reazione elettrolitica e si depaupera molto rapidamente. La reazione è lenta ma inesorabile. Le attuali applicazioni in commercio tengono separati la soluzione elettrolitica e l’alluminio, che sono messi in contatto solo nel momento di bisogno. Questa soluzione è usualmente adoperata come batteria di riserva ma a fronte delle sperimentazioni, Stanford University, le problematiche qui esposte sembrano essere risolte. Difatti il prototipo di batteria è costituito da un anodo in alluminio, un catodo in grafite e un elettrolita liquido (sale) contenuto in un involucro in polimero.
(maggiori dettagli dell’esperimento possono essere ricercati al seguente link: http://www.scienzaviva.it/pubbl/pdf/Batteria_All_aria2.pdf)

(Molto interessante il video: https://youtu.be/6biu8Pm8Ym0)

Principali vantaggi

L’alluminio è uno dei metalli più adoperati per una miriade di applicazioni e soluzioni. In pratica senza neanche rendercene conto siamo circondati di alluminio. Le ragioni di ciò vanno ricercate proprio nell’elevata efficienza del materiale e la sua relativa economicità. In aggiunta e poco infiammabile e non genera esplosioni qualora, l’involucro della batteria, fosse forato o danneggiato. Altro punto a favore sono i tempi di ricarica e la durata della carica. Il prototipo realizzato, infatti, può essere completamente ricaricato in circa 60 secondi e supporta fino a 7.500 cicli di ricarica, senza perdita di capacità, contro i 1.000 cicli delle batterie agli ioni di litio. Allo stato attuale però la commercializzazione per nanotecnologia è ancora un traguardo lontano che non potrà avvenire prima dei 6 anni, a quanto riportano gli esperti mentre in alcuni settori sembra essere una realtà molto prossima.
(Molto interessante il test Citroen con auto elettrica munita di batteria di nuova generazione (http://it.ibtimes.com/auto-elettriche-nuovo-record-percorsi-1800-km-con-la-batteria-alluminio-aria-video-1352437)

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