In Europa, la necessità di sistemi di accumulo di energia continua a crescere. L'impegno verso le energie rinnovabili, in particolare l'energia solare ed eolica, impone che l'elettricità prodotta possa essere immagazzinata al momento della sua generazione e rilasciata quando necessario. In questo contesto, un team della Flinders University in Australia ha presentato una batteria zinco-iodio che promette di rivoluzionare il settore: resiste a oltre 60.000 cicli di carica e scarica con una perdita minima di prestazioni.
La tecnologia è ancora nelle sue fasi iniziali, ma le sue prestazioni rappresentano un enorme passo avanti rispetto alle batterie agli ioni di litio che attualmente dominano il mercato. I ricercatori descrivono un sistema che combina zinco, iodio e un polimero derivato dalla ciclodestrina. Il vantaggio principale è che utilizza un elettrolita a base d'acqua , anziché i liquidi organici infiammabili utilizzati nelle batterie convenzionali, il che riduce notevolmente il rischio di incendio.
Massima durata della batteria e ricarica rapidissima in pochi minuti.
I dati più eclatanti riguardano la durata. Nei test di laboratorio, i prototipi hanno completato con successo oltre 60.000 cicli completi senza un degrado significativo della capacità . Secondo le misurazioni, la perdita per ciclo varia dallo 0,0001% allo 0,0003%, consentendo una durata di vita che potrebbe durare decenni in un'installazione fissa.
Anche la velocità di ricarica è notevole. In una delle configurazioni testate, la batteria si ricarica completamente in circa tre minuti con una capacità di circa 150 mAh/g. Se si desidera una capacità maggiore, il sistema eroga 200 mAh/g e si ricarica in circa sette minuti, raggiungendo 8.000 cicli. La tensione di esercizio è compresa tra 1,3 e 1,4 volt, valori adatti per sistemi stazionari.
Questi valori sono stati ottenuti in piccole celle sperimentali, non in batterie commerciali, ma dimostrano che la chimica scelta offre una combinazione di resistenza e durata che prima sembrava irraggiungibile. La capacità di caricarsi così rapidamente e di resistere a così tanti cicli rende questa tecnologia un'opzione molto interessante per impianti che richiedono una rotazione costante, come centrali solari o sistemi di backup per la rete elettrica.
La chiave: una gabbia molecolare per lo iodio
La sfida principale con queste batterie è mantenere livelli stabili di iodio durante l'utilizzo. Nei sistemi precedenti, i composti di iodio si dissolvevano nell'elettrolita e migravano verso l'anodo, causando autoscarica e degrado. Questo effetto, chiamato "spostamento del poliioduro", rappresentava il principale ostacolo al raggiungimento di una lunga durata della batteria.
I ricercatori hanno risolto il problema utilizzando una struttura di ciclodestrina , oligosaccaridi estratti dall'amido e già impiegati nell'industria alimentare. Queste molecole possiedono una cavità interna che intrappola le sostanze iodate, impedendone il movimento, senza tuttavia bloccare le reazioni elettrochimiche. Ciò garantisce che il materiale attivo rimanga al catodo e che la batteria abbia una lunga durata.
Oltre ai miglioramenti tecnici, il sistema privilegia i materiali abbondanti ed economici , come lo zinco e lo iodio, rispetto ai minerali più rari. La disponibilità di questi materiali in Europa e in paesi come l'Australia, uno dei maggiori produttori mondiali di zinco, può snellire la catena di approvvigionamento e ridurre la dipendenza da regioni esterne.
L'applicazione principale di questa batteria non sarà nei telefoni cellulari o nei computer. Gli sviluppatori puntano all'accumulo di energia su larga scala: centrali solari, impianti industriali o sistemi di backup per la rete elettrica. In queste applicazioni, il peso è meno critico e il valore risiede nella capacità di gestire carichi multipli con un investimento contenuto. Il team sta già collaborando con partner commerciali per lanciare una piattaforma di prototipazione industriale.
C'è ancora molta strada da fare prima che tutto ciò si concretizzi in prodotti commerciali. Le sue prestazioni in celle di dimensioni maggiori devono essere confermate, la sua efficienza analizzata in modo più approfondito e la sua stabilità verificata in condizioni reali. Ma questo studio dimostra che è possibile rompere il dominio del litio e aprire la strada a tecnologie più sicure, durature e rispettose dell'ambiente. Questo risultato ha il potenziale per trasformare il modo in cui le energie rinnovabili vengono integrate nella nostra rete elettrica.