Le batterie zinco-aria diventano ricaricabili

Un team di ricercatori provenienti da Cina, Germania e Stati Uniti ha sviluppato una chimica innovativa delle batterie basata su elettroliti acquosi non alcalini.

batterie zinco-aria
Foto di Emilian Robert Vicol da Pixabay

Una nuova ricetta per le batterie zinco-aria

(Rinnovabili.it) – Possiedono una densità di energia elevata e sono relativamente economiche da produrre. Eppure fino a ieri per le batterie zinco-aria era preclusa qualsiasi strada verso la mobilità elettrica o verso l’accumulo stazionario. Perché? Perché non sono dispositivi ricaricabili. Oggi un team internazionale, guidato dall’Università di Münster, è riuscito ad eliminare questo ostacolo, sfruttando una nuova chimica.

A differenza della maggior parte delle batterie, che racchiudono tutti i loro componenti vitali all’interno della cella, quelle zinco-aria rilasciano energia ossidando lo zinco con l’ossigeno dell’aria. Nel dettaglio, durante la scarica l’ossigeno interagisce con il catodo, producendo molecole che attraversano l’elettrolita alcalino pastoso e reagiscono con l’anodo di zinco per generare una corrente elettrica.

Il problema è che l’anodo, una volta ossidato, è “esaurito”, rendendo la cella non ricaricabile. Alcuni progetti aggirano questo problema rendendo i componenti in zinco sostituibili o utilizzando catalizzatori minerali di terre rare per renderli ricaricabili. Tuttavia entrambe queste strade, seppure promettenti, comportano costi aggiuntivi e complicazioni.

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Per il nuovo studio, gli ingegneri hanno, invece, sostituito l’elettrolita pastoso con uno liquido a base del sale trifluorometansolfonato di zinco. Questo elettrolita non alcalino rende il dispositivo più stabile sotto il profilo chimico e, soprattutto, reversibile (ossia ricaricabile). Il gruppo ha anche reso l’elettrolita idrofobo. Ciò ha impedito all’acqua di avvicinarsi alla superficie del catodo e la conseguente riduzione, rallentando a sua volta la creazione di strutture dendritiche che possono cortocircuitare le batterie convenzionali.

Le batterie zinco-aria sviluppate con questa chimica potrebbero funzionare stabilmente per 320 cicli e 1.600 ore. La ricerca, spiega gli scienziati è ancora solo all’inizio, ma i primi risultai sono promettenti. “Il nostro elettrolita innovativo e non alcalino introduce una chimica perossido di zinco reversibile (ZnO 2 ) / O 2 precedentemente sconosciuta nella batteria zinco-aria“, afferma Wei Sun, capo ricercatore dello studio. L’innovazione “offre una potenziale tecnologia alternativa [agli ioni di litio] con vantaggi quali la compatibilità ambientale, l’elevata sicurezza e i costi contenuti”. Lo studio è apparso sulla rivista Science (testo in inglese).

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