Ricarica rapida e durata: un nuovo paradigma per le batterie agli ioni di zinco (www.motorinews24.com)
La sfida tra le batterie agli ioni di zinco e quelle al litio si fa sempre più serrata, grazie a recenti scoperte.
Un gruppo di ricerca della George W. Woodruff School of Mechanical Engineering del Georgia Institute of Technology ha infatti dimostrato che la ricarica ultrarapida, contrariamente a quanto si credeva, non solo non danneggia le batterie agli ioni di zinco, ma ne migliora la durata e le prestazioni.
Per anni si è sostenuto che, per preservare la salute delle batterie, fosse opportuno evitare le ricariche ad alta potenza, favorendo invece tempi di ricarica più lunghi e meno stressanti. Tuttavia, lo studio guidato dal professor Hailong Chen ha dimostrato che questo principio non si applica alle batterie agli ioni di zinco.
La scoperta, pubblicata su Nature Communications, evidenzia che ricaricare queste batterie a potenze elevate contrasta la formazione di dendriti — sottili escrescenze metalliche che si sviluppano sull’anodo durante i cicli di carica e scarica, responsabili di cortocircuiti e guasti irreversibili. Invece di crescere disordinatamente, lo zinco si deposita in modo uniforme formando strati densi e lisci, che prevengono cortocircuiti e prolungano la vita utile della batteria.
Questa caratteristica rappresenta una vera e propria rivoluzione, perché permette di mantenere o addirittura migliorare la struttura interna delle celle aumentando la potenza di ricarica, con vantaggi evidenti per dispositivi elettronici, veicoli elettrici e sistemi di accumulo energetico su larga scala.
Vantaggi competitivi delle batterie agli ioni di zinco rispetto al litio
Oltre al beneficio della ricarica ultraveloce, le batterie agli ioni di zinco si distinguono per una serie di vantaggi importanti rispetto a quelle al litio. Lo zinco è un metallo più abbondante e meno costoso, il che rende la produzione di queste batterie più sostenibile e conveniente. Inoltre, la maggiore sicurezza di queste celle, dovuta alla minore infiammabilità dello zinco rispetto al litio, rappresenta un ulteriore punto di forza.
Questi aspetti rendono le batterie agli ioni di zinco particolarmente adatte per l’accumulo di energia in ambito domestico, industriale e ospedaliero, dove la stabilizzazione della rete elettrica è cruciale. Le batterie di medie e grandi dimensioni, infatti, possono contribuire a gestire i picchi di domanda e a integrare fonti rinnovabili intermittenti, migliorando l’efficienza e la resilienza del sistema energetico nazionale.
Al momento, l’impiego di queste batterie nella mobilità elettrica automobilistica è ancora in fase sperimentale e non esistono applicazioni commerciali significative, ma il potenziale è evidente e le ricerche proseguono con l’obiettivo di superare le ultime criticità tecnologiche.
La ricerca del team del Georgia Tech non si limita all’anodo: gli scienziati stanno attualmente concentrando gli sforzi sul miglioramento della stabilità e sicurezza del catodo delle batterie agli ioni di zinco. Il catodo rappresenta infatti il punto più vulnerabile della cella, e il perfezionamento delle leghe di zinco utilizzate potrebbe permettere di produrre batterie più robuste e durature.
Come ha spiegato il professor Chen, “abbiamo scoperto che la carica rapida sopprime la formazione di dendriti anziché favorirla, contraddicendo il pensiero convenzionale. Questa innovazione potrebbe riscrivere le regole della progettazione delle batterie e ampliare notevolmente le loro applicazioni”.
Questi sviluppi sono particolarmente rilevanti alla luce dell’attuale crescita esponenziale della domanda di soluzioni di accumulo energetico efficienti e sicure, che accompagnano la transizione verso fonti di energia rinnovabile e la diffusione della mobilità elettrica.