Batterie zinco-ione: quando la ricarica rapida può rigenerare l’anodo

La ricarica ad alta potenza viene normalmente associata a una maggiore usura delle batterie. Gli esperimenti condotti dal Georgia Institute of Technology sulle celle zinco-ione indicano però un comportamento opposto: applicando alte correnti, lo zinco può depositarsi in strati lisci e regolari, contribuendo a rigenerare la superficie dell’anodo anziché favorirne il deterioramento.

Perché la ricarica rapida cambia il deposito dello zinco

Uno dei problemi delle batterie che impiegano zinco è la formazione di dendriti, sottili strutture metalliche che crescono durante il funzionamento della cella. Queste irregolarità riducono la vita utile della batteria e rappresentano quindi un ostacolo importante allo sviluppo della tecnologia.

Lo studio ha osservato che, aumentando la corrente di ricarica, lo zinco non forma le consuete spine metalliche ma tende a distribuirsi in maniera più uniforme. Il risultato è una superficie dell’anodo più liscia, con un effetto descritto come una vera e propria rigenerazione. È un comportamento controintuitivo, perché ribalta l’idea secondo cui una ricarica più intensa debba necessariamente accelerare il degrado.

Le batterie zinco-ione utilizzano zinco e un elettrolita a base d’acqua. Vengono indicate come più sicure e meno esposte al rischio di incendio rispetto alle attuali batterie al litio, oltre che potenzialmente meno costose. Lo zinco è inoltre abbondante e facilmente riciclabile: caratteristiche che rendono questa chimica particolarmente interessante per l’accumulo stazionario dell’energia prodotta da fonti rinnovabili.

La scoperta nasce da esperimenti di ricerca e non equivale ancora alla dimostrazione di una soluzione pronta per l’impiego su larga scala. Il punto da verificare è se lo stesso comportamento possa essere mantenuto in sistemi industriali, conservando nel tempo stabilità, prestazioni e vantaggi economici. Se questo passaggio riuscisse, la ricarica rapida potrebbe diventare uno strumento per limitare la formazione dei dendriti anziché una causa aggiuntiva di usura.

La filiera del litio sotto pressione

La ricerca su chimiche alternative assume ulteriore rilievo mentre la Cina introduce nuove restrizioni alle esportazioni legate alle batterie al litio. Dal prossimo 8 novembre, l’esportazione di celle, materiali e macchinari di produzione richiederà un’autorizzazione governativa. La misura punta a mantenere il controllo su una filiera che comprende materie prime, componenti e sistemi di accumulo.

I mercati hanno reagito con ribassi per importanti produttori cinesi, tra cui CATL e BYD. Le possibili conseguenze riguardano anche l’Europa, dove una parte rilevante della produzione di auto elettriche e impianti di stoccaggio dipende ancora da componenti provenienti dalla Cina. Regole più rigide potrebbero rallentare alcuni progetti di elettrificazione e aumentare la pressione per costruire catene di fornitura alternative.

Grafene e catalizzatori per ridurre materiali e costi

Anche la Fondazione NEST ha avviato un progetto dedicato ai materiali per batterie di nuova generazione e sistemi di accumulo delle rinnovabili. La ricerca si concentra su elettrodi nanostrutturati al grafene e sull’ottimizzazione dei processi di riciclo chimico, coinvolgendo università europee e partner industriali. L’obiettivo dichiarato è ridurre del 40% il costo per kWh entro il 2028.

Sul fronte dell’idrogeno verde, un gruppo della Rice University ha sviluppato un catalizzatore che riduce dell’80% l’impiego di iridio negli elettrolizzatori a membrana a scambio protonico. Nel nuovo materiale gli atomi di iridio non ricoprono semplicemente la superficie, ma vengono integrati nella struttura di ossido di rutenio. Secondo i test, questa configurazione mantiene prestazioni paragonabili ai sistemi tradizionali e migliora la stabilità, superando 1.500 ore di funzionamento continuo.

Ridurre l’impiego di un metallo molto costoso senza sacrificare efficienza e durata potrebbe rendere meno onerosa la produzione di idrogeno verde. Anche in questo caso, tuttavia, il passaggio decisivo sarà la conferma dei risultati su scala industriale.

Nuovi modi di produrre e condividere energia

In Baviera, nel distretto di Starnberg, è entrato in funzione un impianto fotovoltaico galleggiante da 1,87 MW con pannelli verticali. Il sistema brevettato da Sin Power orienta i moduli lungo l’asse est-ovest, così da intercettare maggiormente la luce del mattino e del tardo pomeriggio e distribuire la produzione in modo più uniforme durante la giornata. L’installazione occupa meno del 5% della superficie del bacino, mentre chiglie immerse fino a 1,6 metri stabilizzano le strutture e consentono loro di adattarsi ai movimenti dell’acqua.

Un altro progetto sperimentale riguarda una turbina eolica a forma di dirigibile, progettata per lavorare fino a 3.000 metri di quota, dove le correnti risultano più costanti. Il sistema promette una potenza fino a 100 kW, settimane di permanenza in volo e costi d’installazione inferiori del 50% rispetto alle torri tradizionali. Sensori di assetto e controllo remoto automatico dovrebbero permettere di gestire anche venti irregolari.

Accanto alle tecnologie emergenti avanzano anche modelli locali di condivisione dell’energia. La comunità energetica rinnovabile del Roero coinvolge 22 comuni ed è aperta anche a chi non possiede un impianto fotovoltaico, senza richiedere costi di adesione o cambi di fornitore. In Maremma, invece, un piano in fase di promozione prevede 100 MW aggiuntivi tra solare e agrivoltaico, insieme a compensazioni paesaggistiche e alla partecipazione dei cittadini attraverso cooperative energetiche locali.

Una domanda per voi

La capacità della ricarica rapida di limitare i dendriti potrebbe rendere le batterie zinco-ione una soluzione concreta per l’accumulo su larga scala?

Nota sulla redazione

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