Cinquant'anni dopo: l'improbabile nascita del litio

Charles Murray | 04 novembre 2022

Ci vollero solo tre mesi, nell'autunno del 1972, perché Stanley Whittingham mettesse in piedi il concetto della batteria che cambiò il mondo. Whittingham, un chimico di 31 anni laureato a Oxford, pensava di vedere una rivoluzione tecnica all'orizzonte.

Cinquant'anni dopo, la storia della nascita della sua batteria sembra improbabile. Whittingham era giovane, fresco di dottorato alla Stanford University e lavorava per la Exxon Corp. nel New Jersey. Ironicamente, il suo concetto di batteria non andrebbe a beneficio di Exxon. Le sue prime applicazioni includevano videocamere, computer portatili e telefoni cellulari, nessuno dei quali aveva alcun collegamento remoto con Exxon. Successivamente, il suo concetto finirebbe per alimentare auto elettriche in tutto il mondo, fungendo da concorrente diretto del petrolio Exxon. In retrospettiva, sembra impossibile che Exxon abbia potuto sostenere tale ricerca. Ma così è stato.

Il lavoro di Whittingham alla Exxon si mosse rapidamente. Entrò in azienda nel settembre del 1972 e nel giro di poche settimane iniziò a lavorare su un concetto che aveva studiato a Stanford. Il concetto prevedeva l'inserimento di ioni nel reticolo atomico di alcuni metalli e la successiva estrazione di tali ioni. Si chiamava intercalazione (pronunciato "in-TURK-a-lay-shun"). "Ho detto: 'Ehi, possiamo immagazzinare energia qui", ha ricordato nel libro Long Hard Road: The Lithium-Ion Battery and the Electric Car. "E fu allora che ci dedicammo agli studi elettrochimici e poi alle batterie."

Ha deciso di costruire una batteria utilizzando materiali di intercalazione su entrambi gli elettrodi. Innanzitutto, ha considerato una varietà di composti stratificati e ha scelto il titanio per il catodo della batteria. Poi arrivò la decisione che cambiò la storia della scienza. Per un anodo, inizialmente esaminò il potassio, ma decise che era troppo pericoloso. Ben presto optò per un metallo morbido, argentato e leggero... il litio. Alla fine, utilizzerebbe il litio nell’anodo della batteria, poi nel suo elettrolita. I risultati furono sorprendenti. Mentre le migliori batterie dell'epoca funzionavano a 1,3 volt, questa nuova batteria offriva 2,4 volt. E, grazie alla scienza dell'intercalazione, era ricaricabile. Le versioni funzionanti della batteria al litio-disolfuro di titanio di Whittingham furono completate nel dicembre 1972.

Un mese dopo, Whittingham fu convocato dai dirigenti aziendali della Exxon nei loro uffici di New York City. "Mi è stato chiesto di parlare con un sottocomitato del consiglio di amministrazione della Exxon e spiegare cosa stavo facendo", ha ricordato Whittingham. "Qualcuno nella ricerca aveva detto loro cosa stava succedendo", ha detto in Long Hard Road. "Così sono andato lì e gliel'ho spiegato: cinque minuti, dieci al massimo. E nel giro di una settimana hanno deciso, sì, che volevano investire in questo."

Che Exxon abbia investito in una tecnologia in grado di competere con il petrolio sembra ormai incredibile. Ma nel 1972 il mondo era diverso. All’epoca il consenso scientifico sosteneva che la Terra sarebbe rimasta senza petrolio entro 50 anni. Entro il 2000, dicono gli scienziati, la disponibilità di petrolio sarebbe destinata a diminuire seriamente. Inoltre, la cultura della ricerca aziendale era diversa nel 1972. Le grandi aziende, Exxon come esempio calzante, credevano profondamente nel concetto di ricerca fondamentale: la scienza per il bene della scienza. L’obiettivo erano articoli scientifici e brevetti. Se fosse stata fatta una svolta, si presumeva che l’azienda avrebbe capito come trarne vantaggio.

Questo è stato il caso di Whittingham. È stato incoraggiato ad andare avanti. Lo fece e la Exxon depositò un brevetto in Belgio nel 1973. Quando una crisi petrolifera colpì gli Stati Uniti nel 1973, il senso di urgenza della Exxon crebbe. Nel 1975, i suoi avvocati stavano richiedendo una serie di brevetti statunitensi sulla batteria di Whittingham.

A dire il vero, la batteria di Whittingham non si chiamava agli ioni di litio, né utilizzava la stessa chimica dei prodotti odierni. Ma funzionava con lo stesso meccanismo fondamentale: ioni di litio inseriti in un elettrodo ospite. Una minuscola versione a bottone della batteria è stata fabbricata e utilizzata in un "orologio da polso solare perpetuo" venduto da una società svizzera, Ebauches SA. Lì è servito perfettamente. Inoltre, era quasi impossibile guardare questa nuova batteria e non pensare al potenziale futuro di un'auto elettrica.