Ricercatori dell'Università del Nuovo Galles del Sud hanno sviluppato una soluzione all’avanguardia e per superare le sfide di ricaricabilità delle batterie acquose allo zinco
Batteria allo zinco ricaricabile, a che punto siamo?
(Rinnovabili.it) – Sono estremamente sicure, richiedono materie prime comuni e abbondanti, possono costare fino ad un quarto del prezzo della tecnologia a ioni litio e vantano densità energetiche competitive. Sulla carta le batterie allo zinco ricaricabili, chiamate anche batterie acquose agli ioni di zinco o “AZB“, presentano diversi vantaggi che hanno ispirato negli ultimi anni enormi sforzi di ricerca per portarle nel mercato dell’accumulo stazionario.
Il problema? Questi dispositivi nascono come batterie primarie, con reazioni chimiche interne irreversibili. Renderle ricaricabili a lungo termine e scalabili significa superare una serie di ostacoli tecnici. Primi fra tutti la corrosione subita dall’elettrodo metallico di zinco e la crescita dendritica che può danneggiare le celle.
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Un pizzico di additivo per migliorare le prestazioni delle AZB
Un gruppo di ricercatori della Scuola di Ingegneria Chimica di ricercatori dell’Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW) ha trovato il modo per prolungare la ricaricabilità della batteria acquosa allo zinco con uno stratagemma all’avanguardia e scalabile. Il Dottor Dipan Kundu e la sua squadra hanno trascorso tre anni a lavorare sulla soluzione, che consiste nell’introduzione di una concentrazione molto piccola (1% volume) di molecole di additivo non tossiche nell’elettrolito della batteria. Composti come il 1,2-butandiolo, in grado di sopprimere la corrosione dello zinco ed estendere nel tempo la ricaricabilità dell’anodo.
La ricetta preserva la natura acquosa dell’elettrolita, mantenendo i vantaggi in termini di costi e sicurezza della tecnologia AZB. E il risultato è una batteria allo zinco ricaricabile con una durata del ciclo migliorata di 5-20 volte in condizioni adatte allo sviluppo oltre la scala di laboratorio. In altre parole è come se il gruppo avesse esteso la vita del dispositivo da pochi mesi a oltre tre anni.
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Batteria acquose allo zinco, le applicazioni
Il team ha dimostrato una capacità di 1 kWh per 30 kg di peso utilizzando piccole celle a sacchetto ed è in grado di ottenere lo stesso accumulo per 16 kg di peso in un’ulteriore configurazione ingrandita con un catodo ad alta tensione. Questi risultati si stanno avvicinando a quelli dei sistemi concorrenti agli ioni di litio e i ricercatori puntano oggi a migliorare ulteriormente la tecnologia, su cui è già stata depositata domanda di brevetto.
“La tecnologia AZB può essere implementata come sistemi di accumulo energetico su varie scale, dalle unità di stoccaggio comunitario residenziale/commerciale su piccola e media scala alle installazioni a livello di rete su larga scala“, spiega il Dottor Kundu. “Oltre ai sistemi di alimentazione remoti/off-grid, ai data center, ai sistemi di alimentazione di backup nelle industrie, la batteria allo zinco ricaricabile può anche essere applicata alle e-bike”. La ricerca è stata pubblicata su Advanced Materials (testo in inglese).
