Batterie zinco-cloro, la nuova chimica che punta all’auto elettrica

Le batterie agli ioni di litio dominano l'auto elettrica perché mettono d'accordo densità energetica e affidabilità, ma la ricerca continua a cercare alternative più economiche e sicure. Un gruppo di ricercatori cinesi della Zhengzhou University e dell'Università di Hong Kong ha pubblicato uno studio su una nuova elettrochimica di liquefazione per le batterie zinco-cloro, capace di risolvere un problema che ha sempre frenato questa tecnologia: la formazione di cloro gassoso tossico a temperatura ambiente.

Il risultato più concreto riguarda la durata: la cella dimostrata in laboratorio perde solo lo 0,0017% di capacità per ciclo dopo 10.000 cicli di carica e scarica, un dato che colloca questa chimica tra le più stabili mai testate per sistemi a base di alogeni.

Lo studio, pubblicato su Nature Communications, resta però una dimostrazione di principio su singole celle da laboratorio, e il meccanismo alla base merita di essere spiegato.

Come funziona la nuova elettrochimica di liquefazione

Le tradizionali batterie zinco-cloro usano il cloro, che durante il funzionamento passa da gas a liquido. Questo processo richiede sistemi complessi per controllare la pressione e può favorire problemi di corrosione.

Nuova batteria zinco-cloro: il cloro resta liquido, riducendo gas, corrosione e complessità.

Foto di: Motor1 Italia visual (AI-assisted)

Il nuovo sistema elimina questo passaggio: il cloro rimane sempre allo stato liquido, ma cambia tra due diverse forme liquide durante il funzionamento. In questo modo non si forma gas e si riducono sia i problemi di corrosione sia la complessità della batteria.

Nei test, la batteria ha raggiunto una capacità di 541,9 mAh per grammo di cloro e una tensione di scarica di 1,78 V. Secondo i ricercatori, il risultato potrebbe rendere più semplice e sicuro l'uso del cloro nelle batterie.

Zinco contro litio: cosa cambia rispetto alle celle attuali

Le celle al litio restano la tecnologia dominante per l'auto elettrica, ma richiedono materiali costosi e catene di approvvigionamento concentrate in poche aree geografiche. Lo zinco è invece un metallo abbondante ed economico e le batterie a base di zinco come possibile alternativa al litio vengono studiate proprio per questo motivo, insieme al potenziale di maggiore sicurezza intrinseca grazie a elettroliti non infiammabili.

La differenza tecnica principale rispetto alle più diffuse batterie zinco-ione acquose, dove gli ioni di zinco si inseriscono in reticoli catodici solidi, sta nel meccanismo di conversione di fase liquido-liquido: lo studio verifica lo stesso principio anche su celle zinco-iodio e zinco-bromio, suggerendo che il modello sia estendibile ad altre chimiche agli alogeni.

Le batterie allo zinco sono economiche e sicure, ma devono migliorare durata e stabilità.

Foto di: Motor1 Italia visual (AI-assisted)

Restano invece da risolvere la stabilità a lungo termine degli elettrodi e l'ottimizzazione della finestra di temperatura operativa.

Dalla ricerca al mercato: le applicazioni possibili

Oggi questa tecnologia è ancora in fase sperimentale: esiste solo una piccola cella realizzata in laboratorio e non è ancora pronta per prodotti commerciali, impianti di accumulo o veicoli.

L'uso più realistico, almeno per ora, potrebbe essere nello stoccaggio di energia per la rete elettrica, dove peso e dimensioni sono meno importanti rispetto a un'auto. Il basso costo dei materiali e la possibilità di effettuare molti cicli di carica potrebbero renderla interessante, ma mancano ancora test su larga scala e studi sui costi reali.

Per arrivare sulle auto o sui veicoli commerciali serviranno quindi ancora molti anni di sviluppo. Intanto la ricerca sulle batterie allo zinco continua anche su altre soluzioni, nel tentativo di trovare alternative più economiche e durevoli rispetto alle batterie al litio.

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