Il professore stellare del MIT Don Sadoway sulle innovazioni nello stoccaggio dell'energia

Jul 27, 2023

Don Sadoway, professore di chimica dei materiali del MIT, è uno dei professori più famosi della scuola e relatori ricercati. Ha parlato al Palo Alto Research Center l'8 marzo in un evento sponsorizzato dal MIT Club of Northern California.

Se hai la possibilità di seguire la lezione di Sadoway o di ascoltarlo parlare, fallo. È uno degli insegnanti più divertenti e istruttivi che incontrerai, anche se tiene lezioni di chimica dello stato solido. Il discorso in questo video è vicino alla conferenza che ha tenuto al PARC.

La ricerca di Sadoway spazia dalla produzione di metalli e dai dispositivi portatili di stoccaggio dell'energia alla sua "batteria liquida", che ha applicazioni nello stoccaggio a livello di rete per applicazioni di energia rinnovabile.

Sadoway ha discusso due argomenti tecnici: batterie a metallo liquido per l'accumulo di energia su larga scala e batterie non agli ioni di litio per applicazioni automobilistiche. Ha anche toccato l'insegnamento, l'apprendimento, la musica e l'arte.

Il professore ha parlato di come le ricaricabili siano migliorate man mano che siamo passati dal piombo acido a 35 Wh/kg alle batterie agli ioni di litio a 150 Wh/kg (rispetto alla benzina a 12.000 Wh/kg). Ma Sadoway non crede che le batterie agli ioni di litio abbiano un futuro nelle applicazioni su scala di rete o nei trasporti. Dobbiamo cambiare la chimica e questo richiede un’innovazione radicale, secondo Sadoway, per rendere l’energia solare ed eolica più dispacciabile. In questo caso, dobbiamo realizzare una batteria in grado di sopportare correnti elevate.

Le batterie agli ioni di litio nei telefoni e nelle automobili devono essere estremamente sicure. I telefoni cellulari “devono essere a prova di idiota, soprattutto perché sono nelle mani di idioti”, e le batterie delle auto devono essere in grado di resistere a un incidente. Le batterie stazionarie per lo stoccaggio sfuso non sono soggette agli stessi requisiti, il che consente una maggiore libertà nella scelta della chimica ma l'applicazione richiede un prezzo molto basso - e Sadoway insiste sul fatto che bisogna pensare al prezzo all'inizio della progettazione del prodotto processi.

Secondo Sadoway, la trazione automobilistica per un’auto completamente elettrica ha un costo target compreso tra 100 e 200 dollari per kWh e lo stoccaggio stazionario deve essere vicino a 50 dollari per kWh.

Sadoway è intervenuto anche sul triste stato della ricerca energetica negli Stati Uniti, affermando: "Dobbiamo accelerare il ritmo delle scoperte. Possiamo produrre batterie due o tre volte migliori se siamo disposti a fare l'investimento". Ha affermato che la ricerca energetica è diminuita di un fattore sei, mentre la ricerca medica è cresciuta di un fattore quattro rispetto agli anni '70. Ha affermato che l'industria energetica statunitense spende lo 0,25% dei ricavi in ​​ricerca e sviluppo, mentre l'industria farmaceutica spende il 18% e le aziende di semiconduttori il 16%. Anche l’industria automobilistica spende il 3% dei suoi ricavi in ​​ricerca e sviluppo.

Tornando alla ricerca sulle batterie, Sadoway ha raccomandato ai ricercatori di "limitare la loro ricerca agli elementi abbondanti sulla terra. L'unico modo per creare qualcosa a buon mercato è ricavarlo dalla terra, dalla terra americana".

Una batteria colossale ma economica

Sadoway ha sfidato la comunità di ricerca a inventare una batteria colossale ma economica. Ha indirizzato i ricercatori a esaminare l'economia di scala della moderna elettrometallurgia e della fonderia di alluminio, che gestisce il Santo Graal delle batterie, ottenendo una corrente elevata mantenendo una scala enorme.

Perché una cella di alluminio non è una batteria? Devi produrre metalli liquidi su entrambi gli elettrodi.

Produrre metallo al catodo è banale, ma produrre metallo all’anodo non è così banale. Quindi Sadoway tornò alla tavola periodica e usò il magnesio per "intimidire" l'antimonio affinché si comportasse come un non metallo. Da lì, utilizzando denaro iniziale proveniente dal MIT, Sadoway e il suo team hanno inventato la batteria a metallo liquido o, più accademicamente, un processo chiamato "Elettrolisi ambipolare reversibile".

La batteria utilizza antimonio fuso e magnesio fuso separati da un elettrolita. Sadoway afferma che la configurazione completamente liquida è autoassemblante e dovrebbe essere scalabile a basso costo. Inoltre, questa tecnologia potrebbe essere più economica delle batterie al sodio-zolfo (NaS).