Un team internazionale di ingegneri e chimici ha messo a punto un nuovo approccio per rendere le batterie agli ioni Zinco più sostenibili, sicure e veloci
Nuovi progressi per le batterie acquose allo zinco
(Rinnovabili.it) – Come rendere le batterie acquose allo zinco più efficienti ed ecofriendly? Con una “dieta naturale e a basso contenuto di sale”. A scoprire la ricetta perfetta per questi dispositivi è un gruppo di ricerca internazionale guidato dall’ETH Zurigo. Come racconta Fabio Bergamino sul sito del Politecnico federale, il team ha ideato una nuova strategia per la progettazione di queste batterie ricaricabili in grado di renderle più sostenibili, sicure, veloci da caricare. E il segreto sta proprio nel sale impiegato al loro interno.
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Come funzionano le batterie agli ioni di Zinco
Le batterie allo zinco (ZIB) sono dispositivi ricaricabili che impiegano ioni di zinco come portatori di carica. Nata molto recentemente, questa tecnologia si trova ancora alle prime armi ma può potenzialmente offrire diversi vantaggi rispetto all’impiego del litio. Dall’abbondanza naturale del materiale ad una maggior capacità volumetrica. Oggi la ricerca di settore si divide su due tipologie di elettroliti per le ZIB: acquosi e non acquosi.
I primi rappresentano sistemi promettenti per l’accumulo di rete grazie ad una elevata densità di energia e alla loro non infiammabilità. Di contro, tuttavia, queste unità presentano forni limitazioni al commercio dovute a reazioni interne avverse alla loro stabilità nel tempo. Durante i cicli di carica e scarica, infatti, gli elettrodi vanno incontro alla formazione di dendriti, minuscole strutture irregolari e aghiformi che possono provocare cortocircuiti. Inoltre con la carica ad alta tensione, le molecole d’acqua dell’elettrolita reagiscono a livello dell’anodo metallico in zinco, scindendosi e formando idrogeno. Un fenomeno che porta inevitabilmente alla diminuzione delle prestazioni.
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Dai grandi quantità di sali tossici a precise aggiunti di sali ecologici
Una soluzione a questi problemi esiste ed è nota da tempo. Si tratta degli elettroliti “water-in-salt”, ossia costituiti da una soluzione acquosa ad alta concentrazione salina. Questi elementi sono in grado di migliorare la stabilità ciclica degli elettrodi contribuendo a incrementare l’efficienza delle batterie acquose allo zinco. Purtroppo tale approccio presenta anche degli svantaggi: i sali impiegati sono altamente tossici e aumentano la viscosità dell’elettrolita che a sua volta riduce la velocità di carica.
Gli scienziati dell’ETH di Zurigo, guidati dalla professoressa Maria Lukatskaya hanno collaborato con colleghi provenienti da Stati Uniti, Svizzera e Germania per trovare una soluzione. La strategia messa a punto e descritta nell’articolo su Energy & Environmental Science (testo in inglese), prevede l’uso di precise quantità di sali ecologici dell’acido acetico. “Con una concentrazione ideale di acetati, siamo stati in grado di ridurre al minimo l’esaurimento degli elettroliti e prevenire i dendriti di zinco proprio come altri scienziati hanno fatto in precedenza con alte concentrazioni di sali tossici”, spiega Dario Gomez Vazquez, ricercatore nel gruppo di Lukatskaya e autore principale dello studio. “Inoltre, con il nostro approccio, le batterie possono essere caricate e scaricate molto più velocemente”.
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