” Ogni tecnologia è migliorata nel corso degli anni tranne le batterie! Perché qualcuno non può inventare una batteria migliore?”Amico, se avessi un nichel per ogni volta che ho sentito qualcuno dire che-beh, avrei circa $17.50.
In realtà, però, la ventola media gadget manca tre punti enormi sulle batterie. (A febbraio, PBS ha trasmesso uno speciale NOVA chiamato “Cerca la Super Batteria”, di cui ero l’ospite. Dopo un anno di visite ai laboratori e interviste agli scienziati, posso ammettere che le batterie sono nella mia mente in questi giorni.)
Primo punto: Le batterie a cui probabilmente pensi di più sono quelle del tuo telefono o laptop. Ma si potrebbe sostenere-e molti scienziati lo fanno-che le batterie sono le chiavi per affrontare problemi molto, molto più grandi, come l’energia, i trasporti e il cambiamento climatico.
Ad esempio, oggi le auto elettriche rappresentano solo circa l ‘ 1% delle vendite di auto nuove negli Stati Uniti. Una ragione è che costano più di auto a gas. Un altro è l’ansia della gamma-la paura dei consumatori che finiranno fuori carica lontano da casa. Le batterie più economiche e di maggiore capacità ora in fase di sviluppo mirano a risolvere entrambi questi problemi.
Poi c’è la griglia. L’elettricità non è come l’acqua, in attesa nel tubo fino a quando si accende il rubinetto. Quando si accende una lampada, che il potere deve essere generato in questo momento, in tempo reale. Di conseguenza, le utenze elettriche trascorrono le loro giornate a far fronte a gigantesche oscillazioni della domanda di energia. Non c’è quasi nessuna richiesta di notte, quando tutti dormono, e poi tremendi picchi alle 5 di sera, quando le persone tornano a casa dal lavoro. Le utility in realtà mantengono costose, inefficienti e sporadicamente utilizzate centrali elettriche di backup (“peaker plants”) solo per gestire i picchi di domanda, come si verificano durante le ondate di calore.
Le batterie collegate alla rete potrebbero uniformare quelle assurde oscillazioni. Forse ancora più importante, le batterie della griglia potrebbero catturare l’energia solare mentre splende il sole—e l’energia eolica quando soffia—per l’uso quando ne abbiamo davvero bisogno. Finora non siamo stati in grado di far rispettare il sole e il vento i nostri orari di vita.
Il secondo punto che manca alla gente: i nostri reclami tendono a riguardare la capacità delle nostre batterie: per quanto tempo i nostri gadget corrono tra le accuse. Ma in realtà, la capacità (densità di energia) è solo un elemento nella lista dei desideri del settore. Vogliamo anche che le batterie siano economiche, rispettose dell’ambiente dopo che sono state esaurite, longeve (cioè in grado di essere ricaricate migliaia di volte), compatte, leggere (specialmente per le auto elettriche) e sicure. Un telefono che esplode può rovinare l’intera giornata, come Samsung potrebbe attestare.
In generale, non si può avere tutto in una singola batteria. Poi di nuovo, non hai sempre bisogno di tutto. Le batterie Grid, ad esempio, non devono essere portatili o compatte. Quindi la porta è aperta per l’alba di, diciamo, batterie di flusso, in cui le sostanze chimiche, immagazzinate in enormi serbatoi, scorrono l’una accanto all’altra all’interno di una camera di reazione. O batterie volano, in cui i dischi fatti di materiale come l’acciaio e del peso di migliaia di sterline spin migliaia di volte al minuto in una camera senza attrito (sospeso da un magnete nel vuoto) di notte, quando l’energia per tenerli filatura è più conveniente, in modo che gli ingegneri possono recuperare l’energia cinetica come potenza durante il giorno.
Il terzo punto importante: le batterie sono migliorate nel corso dei decenni. Il motivo per cui non notiamo è che i nostri dispositivi sono stati sempre più veloce, più potente e più assetati di potere allo stesso tempo. Diamine, se potessi mettere una moderna batteria per iPhone in un telefono del 1995, probabilmente andrebbe un anno con una singola carica.
Altre grandi cose sono in arrivo. Materiali scienziato Mike Zimmerman è riuscito a sostituire l’elettrolita liquido altamente infiammabile (attraverso il quale gli ioni nuotano quando si carica o scarica la batteria) con un unico pezzo di pellicola di plastica speciale. Presto: una batteria incapace di accendere o esplodere. E poiché è unblowuppable, Zimmerman può usare il metallo del litio invece della chimica dello litio-ion, che ha una densità di energia molto più alta ma è considerata troppo pericolosa da usare con le odierne batterie dell’liquido-elettrolita. Presto: vita più lunga.
Quindi se vuoi lamentarti delle tue batterie, tiralo fuori ora. Non passerà molto tempo prima che abbiano una reputazione molto migliore.