AquaLith e Lyten spingono la ricerca di batterie migliori e più economiche

Le batterie agli ioni di litio sono fondamentali per il movimento “elettrificare tutto”. Possono alimentare veicoli elettrici e immagazzinare energia rinnovabile da utilizzare nel corso della giornata. Purtroppo sono ancora troppo costosi e hanno una preoccupante tendenza ad autodistruggersi nei momenti più inopportuni. Due nuove società, AquaLith e Lyten, affermano entrambe di aver scoperto nuovi modi per produrre batterie migliori che costano meno.

AquaLith rivendica innovazioni nel campo delle batterie

AquaLith è una tecnologia di licenza sviluppata da due ricercatori dell’Università del Maryland: Chunsheng Wang e Kang Xu. Lo ha detto Greg Cooper, fondatore e CEO di AquaLith TechCrunch recentemente che la sua azienda sta lavorando per creare batterie “più dense, più economiche e più sicure”. Come intende farlo? Trasformando i loro componenti principali: l’anodo, il catodo e l’elettrolita che trasferisce gli ioni tra di loro.

I catodi rappresentano circa il 40% del costo dei materiali delle batterie. AquaLith sostituisce la necessità di nichel e cobalto nei catodi con materie prime che sono molto più facili da accedere e da lavorare, pur fornendo un’elevata densità di energia. Questa tecnologia catodica priva di cobalto, che può ridurre il costo del catodo di oltre il 50%, potrebbe attrarre i produttori di veicoli elettrici che sono vulnerabili al controllo della Cina sulla fornitura di componenti della batteria mentre le tensioni geopolitiche si intensificano.

“Abbiamo un catodo ad alta densità di energia che contiene materiali molto più semplici, materiali disponibili in qualsiasi parte del mondo”, ha affermato Cooper. “Il cobalto non è ampiamente disponibile in tutto il mondo. Le migliori miniere di cobalto si trovano in Congo, quindi lì c’è un vincolo nella catena di approvvigionamento. Molte aziende cinesi controllano le miniere di cobalto, quindi in alcune parti del mondo c’è preoccupazione per l’accesso a tali materiali. Abbiamo un catodo che elimina la necessità di tali materiali, ma ha comunque una densità di energia molto elevata”, ha aggiunto.

Poi ci sono gli anodi. Invece del tipico materiale grafite, AquaLith produce anodi con microparticelle di silicio che, secondo Cooper, possono ridurre il costo dell’anodo di oltre il 75% migliorando allo stesso tempo la densità energetica di oltre il 40%. I suoi concorrenti utilizzano una qualche forma di nanosilicio, che è significativamente più costosa.

Infine, AquaLith afferma di poter rendere le batterie più sicure sostituendo l’elettrolita a base di solvente organico con un elettrolita a base di acqua non infiammabile. “Quando inizi ad avere un garage pieno di veicoli elettrici o un deposito di autobus o una nave mercantile piena di veicoli elettrici, allora devi preoccuparti molto”, ha detto Cooper.

L’azienda prevede di offrire i suoi prodotti prima alle case automobilistiche, poiché molte di loro stanno diventando esse stesse produttrici di batterie. L’idea è quella di avviare tempestivamente il ciclo di sviluppo in modo che i produttori possano iniziare a testare i materiali AquaLith per l’integrazione nei prodotti futuri.

“Inizieremo con le case automobilistiche nel prossimo anno perché determinano i requisiti chiave per l’accettazione nel settore automobilistico. Ci rivolgeremo anche ad altri produttori di batterie non appena le case automobilistiche avranno la possibilità di valutare le batterie AquaLith.

Occhio acuto CleanTechnica i lettori noteranno che queste dichiarazioni sono pesanti nelle promesse ma leggere nei dettagli. Da nessuna parte l’azienda offre informazioni su quali potrebbero essere questi nuovi materiali, o la verifica da parte di fonti terze che le sue batterie funzionino come pubblicizzato. Avremo bisogno di più informazioni – molto di più – prima di iniziare a preoccuparci delle batterie AquaLith.

Lyten si rivolge al grafene

Immagine gentilmente concessa da Lyten

Lyten fa molte delle stesse affermazioni di AquaLith quando si tratta delle batterie su cui sta lavorando – più veloci, più dense, più economiche, più leggere, non infiammabili e così via – ma sta cercando di arrivarci attraverso un percorso diverso. L’azienda della Silicon Valley afferma che utilizzerà il grafene per produrre batterie al litio-zolfo.

“Lo zolfo di litio è la chimica della batteria che ha il potenziale per elettrizzare tutto. Una distinta base prevista a un costo inferiore del 50% rispetto ai prodotti chimici convenzionali agli ioni di litio consentirà di realizzare pacchi batterie per autoveicoli significativamente più economici, rendendo economicamente realizzabile una flotta automobilistica completamente elettrica”, afferma Celina Mikolajczak, responsabile tecnico delle batterie dell’azienda, che in precedenza ha lavorato per Tesla.

Il grafene 2D – un reticolo esagonale di atomi di carbonio in uno strato piatto spesso solo un atomo – è stato scoperto per la prima volta nel 2004. Più leggero e resistente dell’acciaio e duro come un diamante, è anche un conduttore robusto e flessibile di energia elettrica e termica.

Lo ha detto il CEO di Lyten, Dan Cook Media delle Canarie l’obiettivo dell’azienda è la produzione di grafene 3D su larga scala. “Quando ottieni il grafene in una versione tridimensionale, all’improvviso hai proprietà che il materiale originale poteva solo sognare di avere”, ha detto Cook. “Hai la capacità di renderlo resistivo. Puoi renderlo capacitivo o induttivo. Puoi renderlo strutturale. Può assorbire la luce. Possiamo effettivamente modellare i campi energetici per creare diverse forme di materiali”.

Le batterie ricaricabili potenziate con grafene potrebbero consentire una nuova generazione di dispositivi di accumulo di energia più leggeri e durevoli con tempi di ricarica più brevi e cicli di vita più lunghi. Il grafene può anche prolungare la durata della batteria grazie alla sua capacità di dissipare meglio il calore e migliorare le qualità della batteria come la densità energetica sfruttando la conduttività del materiale e l’ampia area superficiale.

Tutta questa bontà è possibile in laboratorio, ma trasformarla nella produzione commerciale è la sfida. A giugno, Lyten ha annunciato l’apertura del suo primo impianto pilota di batterie al litio-zolfo a San Jose, in California. Si prevede di produrre celle commerciali entro la fine di quest’anno in modo da poter iniziare la spedizione ai clienti all’inizio del 2024.

“Ci aspettiamo di avere una batteria commerciale al litio-zolfo entro la fine dell’anno e abbiamo clienti in fase iniziale in fila per ottenere batterie in formato cilindrico o in sacchetto”, ha affermato Cook. Stellantis è un investitore nell’azienda ed è in attesa di ricevere alcune delle prime celle della batteria.

Le batterie potenziate al grafene eliminano la necessità di utilizzare nichel, cobalto o manganese, il che significa un costo inferiore dei materiali se il grafene 3D può essere prodotto con successo su larga scala. La buona notizia è che non utilizzando questi materiali si evitano anche gli svantaggi ambientali e sociali dell’estrazione.

La linea pilota ha la capacità di produrre 200.000 celle all’anno: una miseria nello schema delle cose. Ma è sufficiente che i potenziali clienti li testino nelle applicazioni del mondo reale per determinare se i vantaggi dichiarati dall’azienda reggono.

Le batterie al litio-zolfo promettono una maggiore densità energetica, costi ridotti e un peso più leggero, ma i problemi chimici hanno limitato il numero di cicli di scarica/ricarica di cui sono capaci. Questo é un problema.

“Lo zolfo è indisciplinato. Il litio è indisciplinato. Quando metti insieme questi due elementi, ottieni una chimica con cui è davvero difficile lavorare. C’è una ragione per cui questa chimica non è stata sfruttata per molto tempo”, ha detto Mikolajczak ai partecipanti al Bloomberg New Energy Finance Summit a San Francisco a gennaio. Lyten afferma che il suo grafene 3D domerà l’indisciplina chimica dello zolfo.

Dan Cook ha affermato che Lyten è molto più che semplici batterie. Se sarà in grado di produrre grafene 3D su larga scala, potrà essere utilizzato in numerose applicazioni nei settori automobilistico, dei trasporti, della difesa, aerospaziale, manifatturiero, energetico e delle costruzioni. Altri stanno cercando di produrre grafene 3D su larga scala, ma Lyten prevede di arrivarci per primo. Se le sue batterie funzioneranno come pubblicizzato, ciò sbloccherà gli investimenti necessari per portare questa nuova tecnologia in una serie di mercati.