Il Nobel per la Chimica 2019 è stato a assegnato a John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino per aver sviluppato le batterie agli ioni di litio. I nomi dei vincitori del prestigioso premio scientifico sono stati comunicati pochi minuti fa dall'Accademia Reale Svedese delle Scienze durante una conferenza stampa tenutasi a Solna. Un'altra commissione della "Kungl. Vetenskapsakademien – The Royal Swedish Academy of Sciences", l'8 ottobre ha assegnato il premio Nobel per la Fisica 2019 agli scienziati James Peeble, Michael Mayor e Didier Queloz; il primo è stato premiato per aver teorizzato la radiazione comsica di fondo, i secondi per la scoperta del primo esopianeta nella Via Lattea. Scopriamo insieme perché l'organizzazione svedese ha deciso di premiare i ricercatori con il più importante dei riconoscimenti scientifici.

Un mondo senza fili

Per leggere questo articolo molto probabilmente state utilizzando uno strumento acceso proprio grazie a una batteria agli ioni di litio. Una batteria “leggera, ricaricabile e potente” – come viene definita anche nel comunicato stampa dell'Accademia Reale Svedese delle Scienze – che oggi troviamo in una moltitudine di dispositivi. Dagli smartphone ai computer portatili, passando per tablet, orologi, fotocamere e anche automobili. Le batterie agli ioni di litio, il cui sviluppo fu spinto dalla crisi petrolifera degli anni '70, sono state infatti fondamentali per lo creazione delle auto elettriche di nuova generazione, che molto probabilmente domineranno il futuro.

Un prototipo instabile

M. Stanley Whittingham, chimico angloamericano che dirige l'Istituto per la Ricerca dei Materiali in seno all'Università Binghamton, “costola” dell'Università Statale di New York, durante la sua carriera si è impegnato duramente nella ricerca di tecnologie energetiche all'avanguardia e alternative ai combustibili fossili. Il punto di svolta ci fu proprio negli anni '70, durante la grave crisi petrolifera che diede slancio a questo tipo di studi. Whittingham mise a punto una batteria a base di disolfuro di titanio nella quale potevano essere ospitati (intercalati) ioni di litio. In termini tenici si trattava di un catodo al disolfuro di titanio e un anodo al litio-alluminio. Aveva creato l'antenata delle attuali batterie agli ioni di litio, chiamata TiS2. Il suo dispositivo di stoccaggio era tuttavia poco pratico e soprattutto instabile, col concreto rischio di esplosione, per questo la Exxon, che produsse la TiS2, decise di sostituire la batteria di Whittingham con una simile ma basata sul disolfuro di molibdeno, che garantiva una migliore stabilità.

Più potenza

John Bannister Goodenough, docente di Ingegneria Meccanica e Scienze dei Materiali presso l'Università del Texas di Austin, prese i concetti sviluppati da Stanley Whittingham per mettere a punto una batteria agli ioni di litio ancora più efficiente. Il fisico specializzato nei materiali allo stato solido intuì che sostituendo un solfuro di metallo con un ossido di metallo la batteria sarebbe stata sensibilmente più potente. Negli anni '80 lo dimostrò a tutti con uno studio ad hoc, quando mise a punto una batteria basata su ioni di cobalto e ioni di litio intercalati che poteva produrre il doppio dei volt della batteria di Whittingham, ovvero 4 volt al posto di 2.

La prima batteria al litio commerciale

Akira Yoshino, membro della Asahi Kasei Corporation e professore presso l'Università Meijo di Nagoya, ha ulteriormente perfezionato il lavoro di Goodenough e Whittingham, creando la prima batteria agli ioni di litio che poteva essere finalmente commercializzata. In parole semplici, il chimico giapponese sostituì il litio reattivo dell'anodo con il coke petrolifero, un carbone ottenuto dalla distillazione del petrolio. In questo modo è stata ottenuta una batteria ricaricabile molteplici volte prima del deterioramento, che con ulteriori perfezionamenti ha letteralmente trasformato la portabilità e dato vita a un mondo “senza fili”. La prima batteria agli ioni di litio commerciale finì sugli scaffali nel 1991.