Le batterie zinco-iodio rappresentano una soluzione intrinsecamente sicura, dal costo di produzione contenuto e con un’impronta ecologica ridotta. In teoria, la combinazione di zinco e iodio offre un insieme di qualità ideali per i sistemi di accumulo energetico di prossima generazione. Ma resta un nodo irrisolto: non esiste ancora un processo affidabile e su larga scala per realizzare i loro elettrodi in modo stabile ed efficiente.
Un recente studio condotto presso l’Università di Adelaide, in Australia, in collaborazione con i ricercatori della Kent State University negli Stati Uniti e pubblicato sulla rivista Joule, propone ora un significativo avanzamento nella tecnologia. Gli studiosi hanno ideato un innovativo metodo a secco per produrre elettrodi destinati a batterie acquose, raggiungendo risultati prestazionali notevoli: una capacità areale di 15,8 mAh/cm², con una conservazione dell’88,6% della capacità originaria anche dopo 750 cicli completi di ricarica.
L’impiego di questa tecnologia presenta numerosi vantaggi nel campo dello stoccaggio energetico: abbondanza di materie prime, sicurezza intrinseca dell’elettrolita non infiammabile e buona stabilità chimica dello zinco all’aria. Inoltre, la capacità teorica raggiunge valori elevati, circa 820 mAh/g o 5.855 mAh/cm³, insieme a un potenziale elettrochimico relativamente basso (−0,76 V rispetto al riferimento a idrogeno).
Negli ultimi tempi, queste proprietà hanno alimentato un forte interesse da parte della comunità scientifica. Tuttavia, la realizzazione pratica dei catodi per tali batterie resta complessa.
Le difficoltà principali non dipendono soltanto dalla scelta dei materiali, ma anche dalle tecniche di lavorazione. I metodi tradizionali, basati su processi umidi, portano alla sublimazione dello iodio, a una bassa concentrazione di materiale attivo sugli elettrodi, a una densità di impaccamento insufficiente e alla formazione di poliioduri mobili, che compromettono la stabilità e l’efficienza energetica complessiva.
Il professor Shizhang Qiao, a capo del gruppo di ricerca dell’Università di Adelaide, ha dichiarato:
Abbiamo sviluppato una tecnica completamente nuova che elimina la necessità di utilizzare il consueto procedimento a umido per miscelare lo iodio. Abbiamo lavorato i materiali attivi in forma secca, comprimendoli fino a ottenere elettrodi spessi e autoportanti. Inoltre, abbiamo introdotto nell’elettrolita una piccola quantità di 1,3,5-triossano, una molecola semplice che, durante la carica, genera un sottile film protettivo e flessibile sulla superficie dello zinco.
Questa pellicola svolge una funzione chiave: impedisce la formazione dei dendriti, strutture cristalline simili ad aghi che si sviluppano sull’anodo durante i cicli di ricarica, compromettendo la stabilità della batteria. Grazie a questo approccio è stato possibile realizzare catodi con carichi di materiale attivo molto elevati, pari a 100 mg/cm², con un immediato incremento delle prestazioni.
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