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Durata più lunga rispetto alle batterie attualmente in commercio, materiali economici e sicuri e, dunque, costi minori.
Dai laboratori della University of Waterloo, in Ontario, Canada, arriva un’innovazione promettente per l’energy storage, settore strategico per la rivoluzione energetica in atto basata sulle rinnovabili non programmabili, dove la ricerca è oggi particolarmente vivace.
Si tratta di una batteria agli ioni di zinco che – affermano dall’università canadese – costerà la metà di una equivalente agli ioni di litio.
A realizzarla un team guidato dalla professoressa Linda Nazar, che ha raccontato il progetto in un articolo pubblicato su Nature Energy (link in basso).
L’accumulo elettrochimico in questione utilizza materiali sicuri, non tossici né infiammabili e una soluzione salina a base d’acqua e con PH neutro.
La nuova batteria si compone di un elettrolita in soluzione acquosa, un elettrodo positivo fatto di ossido di vanadio e uno negativo fatto di economico zinco.
La batteria genera elettricità tramite un processo reversibile detto intercalazione, cioè, in chimica, l’inclusione reversibile di una molecola o gruppo, tra altre due molecole o gruppi.
Gli ioni di zinco caricati positivamente vengono ossidati dall’elettrodo negativo in zinco metallico, viaggiano attraverso l’elettrolita e si inseriscono tra gli strati nanometrici nell’elettrodo positivo. Questo spinge gli elettroni nel circuito esterno, creando corrente elettrica. Durante la fase di carica invece avviene il processo inverso.
La cella realizzata rappresenta la prima dimostrazione di intercalazione di ioni di zinco in un materiale solido ad alta reversibilità e senza formazione di dendriti di zinco.
La batteria in questione riesce a dare 1000 cicli di carica scarica all’80% e ha una densità energetica di 450 Wh per litro.
Anche le batterie al litio operano per intercalazione – di ioni di litio – ma nella gran parte dei casi utilizzano elettroliti costosi, infiammabili e organici.
Il vantaggio delle nuove batterie della Waterloo University, dunque, è nella loro economicità: produrle non richiede condizioni particolari come per quelle al litio che necessitano ad esempio di avere ambienti con umidità controllata e di maneggiare materiali estremamente infiammabili.
A spingere i ricercatori in questa nuova direzione di ricerca, il boom previsto per lo storage stazionario, quello da associare alla produzione da rinnovabili non programmabili.
“Prima l’obiettivo era minimizzare ingombro e peso per il mercato dell’elettronica portatile e delle auto – spiega uno degli autori della ricerca Dipan Kundu – l’accumulo per la rete ha invece bisogno di un tipo diverso di batterie e questo ci ha permesso di guardare ad altri materiali.”
Assieme ai ricercatori del Joint Center for Energy Storage Research in the U.S., il team di Nazar sta studiando anche l’intercalazione di ioni multivalenti nel magnesio.
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