Un nuovo elettrolita salino polimerico riesce ad aumentare le prestazioni delle batterie zinco-lignina, fornendo durata ciclica, maggiore stabilità e trattenimento della carica
Batteria zinco lignina, il lato verde dell’accumulo
Arriva dalla Svezia un nuovo dispositivo d’accumulo “a base di legno”, che promette nuovi ed eccezionali progressi per l’energy storage. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Linköping ha creato, infatti, una batteria allo zinco e lignina in grado di essere caricata e scaricata 8.000 volte, mantenendo l’80% delle sue prestazioni iniziali a corrente elevata.
Vantaggi e svantaggi delle batteria a ioni di zinco
Si tratta di un innegabile passo avanti per le ricaricabili agli ioni di zinco. Questa tecnologia ha attirato parecchia attenzione nel campo delle batterie agli ioni multivalenti grazie ad una serie di vantaggi. Può funzionare con elettroliti acquosi non infiammabili, vanta un’alta capacità specifica teorica (820 mAh/g) e una straordinaria riciclabilità (>99%). Inoltre lo zinco è abbondante, economico e presenta una bassa tossicità. Tutte caratteristiche allettanti che, tuttavia, non bastano per portare questi dispositivi sul mercato di massa.
Per lo meno non la versione ricaricabile. Le batterie allo zinco vendute attualmente sono del tipo primario e per realizzare la versione secondaria, è necessario prima risolvere alcune grandi sfide tecniche. Il problema principale? La scarsa durata dovuta alla reazione dello zinco con l’acqua nella soluzione elettrolitica della batteria. Questa reazione porta alla generazione di gas idrogeno e alla crescita dendritica dello zinco, rendendo il dispositivo velocemente inutilizzabile.
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La batteria zinco lignina svedese: i costi
Per stabilizzare il ciclo, gli scienziati dell’Università svedese hanno studiato un nuovo elettrolita e lo hanno applicato ad una batteria zinco lignina, ossia dotata di un catodo in composito di lignina e carbonio e un anodo in zinco metallico. Nel dettaglio il gruppo ha sviluppato un elettrolita salino polimerico a base di poliacrilato di potassio in grado di mitigare le reazioni collaterali associate ai processi redox dell’acqua.
I test hanno mostrato la bontà dell’intuizione. La batteria della Linköping University ha dimostrato un’eccezionale ritenzione della capacità dell’80% dopo 8.000 cicli a un’elevata velocità di corrente di 1 A/g, raggiunto una produzione di energia massima di 23 Wh/kg e una potenza erogata di picco di 610 W/kg.
“Questo risultato – scrivono gli scienziati sulla rivista scientifica Energy & Environmental Materials (testo in inglese) – risulta particolarmente degno di nota in quanto sia la lignina che lo zinco si collocano tra i materiali elettroattivi più economici e reversibili a livello globale. Inoltre presentano il vantaggio di essere atossici e facilmente riciclabili. L’attrattiva della batteria Zn-lignina sta nel fatto che sia lo zinco (al costo di 0,4 USD/Ah) che la lignina (da 0,1 a 0,4 USD/Ah ) presentano un rapporto basso costo/capacità favorevole”.
Attualmente le unità sviluppate in laboratorio sono piccole ma gli scienziati ritengono di poter creare batterie più grandi, all’incirca delle dimensioni di una batteria per auto, grazie all’abbondanza delle materie prime impiegate.
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