La batteria di vetro proposta da Goodenough

Le batterie sono uno degli elementi principali nella transizione dall’energia fossile a quella elettrica. Le batterie agli ioni di litio che si trovano in cellulari e computer di ogni tipo. Hanno buone performance ma vengono con diversi svantaggi:

  • tempi di ricarica
  • elementi difficilmente riciclabili
  • pericolo di esplosione

La batteria proposta da Goodenough sembra eliminare tutti questi problemi migliorando allo stesso tempo le prestazioni. Si parla di una densità di carica almeno 3 volte superiore e un numero di cicli di ricarica ≈1200, superiore rispetto alla batteria agli ioni di litio. Inoltre le batterie di vetro non avendo componenti liquide possono funzionare in ambienti ostili con temperature fino a -20°C.

Schema di una batteria agli ioni di litio:

batteria agli ioni di litio

Gli e migrano dall’anodo verso il catodo dando origine ad una corrente di verso opposto. Gli ioni Li+ migrano nello stesso verso attraverso la membrana di separazione per via di un gradiente elettrochimico.

Il problema maggiore riguarda la formazione di dendriti cioè prolungamenti metallici che possono cortocircuitare la batteria dando luogo a esplosioni o incendi. Il catodo delle batterie al litio è fatto di materiali come l’ossido di cobalto con un importante impatto ambientale.

Schema di una batteria di vetro:

batteria goodenough

Nel caso delle batterie studiate da Goodenough l’idea di base è quella di sostituire l’elettrolita liquido e la membrata separatrice con un mezzo solido in grado di evitare la formazione di dendriti.

Viene utilizzato un vetro drogato con atomi metallici per permettere il passaggio degli ioni Na+. Gli elettrodi vengono sostituiti: anodo fatto di metallo puro (Na) e il catodo di rame (Na disposto in superficie). Goodenough ha specificato che l’energia di Fermi dell’anodo è superiore a quella del catodo pertanto vi è un gradiente dovuto a diversi livelli nell’Energia di Fermi (simile a gradiente elettrochimico) in grado di trasportare gli ioni Na+ durante la scarica.

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Ipotesi sull’organizzazione schematica di un’azienda

Tra Natale e Capodanno ci si può dedicare a qualche passatempo molto interessante. Così ho preso un programma per creare strutture schematiche e analizzarne il contenuto. Ho considerato l’ipotetica organizzazione elementare di una grande azienda per la produzione di un oggetto fisico (es. auto).

azienda_schema

Alcuni componenti vengono realizzati presso più stabilimenti. Si potrebbe complicare lo schema per esempio dicendo che lo Stabilimento 3 sia punto di arrivo di materiali oppure sottoprodotti provenienti dallo Stabilimento 2. 

I componenti F, E e B devono passare attraverso lavorazioni intermedie affidate a terzi. Siccome i tempi di lavorazione potrebbero non coincidere con la richiesta per la produzione finale è utile che i componenti vengano ordinati in anticipo e

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Il componente B viene prodotto da più stabilimenti e necessità di lavorazioni aggiuntive svolte da terzi.

Alcuni componenti sono più economici se prodotti in quantità maggiori. Se il componente B rientra in tale categoria la produzione potrebbe alternarsi tra i 3 stabilimenti che lo producono.

Necessitando di più passaggi intermedi e essendo soggetto a tempi di realizzazione variabili è opportuno che venga assicurata la sua disponibilità affidandosi ad un magazzino.

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Ora immaginate la stessa cosa con centinaia di componenti e decine di stabilimenti. Ovviamente la capacità di isolare identificare e quantificare ogni passaggio in pochi click è molto interessante e forse molto utile a chi deve ottimizzare e tenere basso il prezzo del prodotto finale.