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Batterie allo zinco per il dopo batterie al litio

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Batterie allo zinco per il dopo batterie al litio FASTWEB S.p.A.
Batterie per auto elettrica
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Una ricerca dello US Naval Research Laboratory ideano un nuovo anodo allo zinco che promette di rivoluzionare il mondo delle auto elettriche

Caratterizzate da un buon rapporto qualità/prezzo e da una sostanziale facilità di costruzione, le batterie al litio sono diventate indispensabili per qualunque oggetto elettronico. Capaci di accumulare energia a sufficienza per garantire l'utilizzo quotidiano di smartphone, tablet, computer laptop e fotocamere digitali (solo per citare quattro dei device a batteria più comunemente utilizzati) e di assicurare un numero elevato di cicli di ricarica (tra i 600 e i 1.000, a seconda della qualità della batteria e di come la si cura).

Allo stesso tempo, però, è necessario considerare anche il rovescio della medaglia. Per quanto rappresentino il meglio in fatto di batterie ricaricabili (almeno in questo momento storico), gli accumulatori al litio sono caratterizzati da punti deboli difficilmente eliminabili. Uno su tutti: per la loro composizione chimica e la struttura interna, possono gonfiarsi ed esplodere senza troppo preavviso, causando incendi e ferite anche di grave entità.

Anche per questo motivo, negli ultimi anni diversi istituti di ricerca hanno tentato di realizzare delle batterie alternative a quelle al litio. L'obiettivo è doppio: progettare e produrre batterie capaci di garantire una maggior autonomia, più cicli di carica e minor tempi di ricarica ed evitare che possano mettere a repentaglio salute e vita delle persone. In questo quadro, le batterie allo zinco stanno acquisendo un credito sempre maggiore da parte della comunità scientifica internazionale.

Non una novità

Non che le batterie con anodo allo zinco siano una novità assoluta nel panorama delle tecnologie degli accumulatori. Anodi di zinco, infatti, si trovano normalmente all'interno delle batterie alcaline non ricaricabili, ma non all'interno di quelle ricaricabili. E il perché è presto detto: a lungo andare, lo zinco ossida e finisce con il creare una sorta di "schermatura" che ne limita la capacità di accumulo. Se una tale tecnologia fosse applicata al mondo delle ricaricabili, la durata batteria sarebbe addirittura inferiore a quella garantita dagli ioni di litio.

Entrano in gioco bismuto e indio

 

Struttura a spugna dell'anodo in zinco

 

Alcuni studiosi dello US Naval Research Laboratory hanno ideato un nuovo anodo in zinco apparentemente in grado di eliminare il problema dell'ossidazione e della schermatura. Realizzando una sorta di "spugna" di zinco (una struttura "vuota", completamente differente rispetto alla vecchia architettura degli anodi di zinco), i ricercatori statunitensi sono stati in grado di minimizzare gli effetti dell'ossidazione, garantendo così una maggiore efficienza nei cicli di carica e scarica dell'accumulatore. L'aggiunta di bismuto e indio, inoltre, permette di controllare le reazioni chimiche all'interno della struttura, evitando così che la batteria allo zinco possa gonfiarsi e arrivare a esplodere.

Anodi di zinco, catodi di nickel

Un ulteriore sviluppo della tecnologia porta all'utilizzo di catodi in nickel: nel corso di test di laboratorio, infatti, l'accoppiata zinco-nickel ha dimostrato di funzionare al meglio sotto diversi punti di vista. La durata della batteria, infatti, è equiparabile a quella delle batterie al litio, mentre i cicli di carica realizzati – oltre 150 prima che l'accumulatore vedesse dimezzare la propria capacità – sono di buon auspicio per il futuro. Un'analisi al microscopio e un'analisi spettroscopica, infatti, hanno mostrato alcuni difetti costruttivi della batteria utilizzata, mentre l'anodo di zinco era praticamente intatto.

Ideali per le auto elettriche

 

Auto elettrica sotto carica

 

Nel corso delle sperimentazioni, gli scienziati dell'istituto di ricerca militare statunitense hanno "impiantato" le batterie allo zinco all'interno di alcuni modelli di auto "microibride" (per intendersi, sono quelle dotate di sistemi start and stop che consentono di far spegnere il motore quando ci si ferma al semaforo rosso per ripartire istantaneamente non appena scatta il verde) per verificarne l'utilizzabilità. Una batteria allo zinco da 12 volt è stata utilizzata per diversi mesi all'interno di un'automobile di questo giro, garantendo oltre 50.000 cicli di ricarica e mostrando ottime potenzialità per il futuro.

Secondo gli ingegneri che hanno portato avanti le ricerche, a parità di carica, batterie di questo genere consentirebbero di risparmiare spazio e peso, favorendo così le prestazioni e i consumi dell'auto ibrida. Discorso analogo per le bici elettriche e a pedalata assistita: l'utilizzo delle batterie allo zinco garantirebbe una maggior autonomia (o, allo stesso modo, una batteria meno ingombrante e soprattutto meno pesante).

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