Più energia in meno spazio: le nuove batterie ad acqua pronte per lo stoccaggio

Le batterie acquose zinco-iodio si affermano sempre più come una soluzione valida per lo stoccaggio energetico di grandi dimensioni, grazie all'abbondanza delle materie prime, alla sicurezza operativa e al ridotto impatto ambientale. Resta però un ostacolo chiave che ne frena la diffusione: la difficoltà di integrare catodi ad alta densità in modo efficiente e stabile, a causa della volatilità dello iodio e delle perdite prestazionali legate alla lavorazione umida.

Uno studio pubblicato su Joule propone un cambiamento sostanziale nella produzione degli elettrodi attraverso una tecnica a secco che elimina del tutto la fase liquida. Questo approccio consente di superare i problemi legati alla sublimazione dello iodio, migliora la densità compatta dell'elettrodo e riduce la diffusione dei poli ioduri, causa principale dell'autoscarica nelle celle acquose. Il risultato è un catodo con carico attivo superiore a 100 mg/cm² e una capacità areale che raggiunge i 15,8 mA h/cm², oltre tre volte superiore a quella tipica delle batterie litio-ione commerciali.

Il miglioramento riguarda anche l'anodo di zinco, spesso soggetto alla formazione di dendriti sotto condizioni di elevata corrente e scarica profonda. A questo scopo, è stato introdotto un additivo elettrolitico – 1,3,5-triossano – in grado di generare in situ un'interfase solida polimerica flessibile. Questo strato protegge la superficie metallica e contribuisce alla stabilità del ciclo a lungo termine.

Il sistema completo, testato in un formato pouch, ha mantenuto l'88,6% della capacità iniziale dopo 750 cicli a 1 C, dei numeri che garantiscono affidabilità anche in condizioni operative severe. La combinazione di elettrodi ad alta densità e stabilità elettrochimica suggerisce che in questo modo sia possibile realizzare accumulatori acquosi efficienti e replicabili su scala industriale.

Il metodo di lavorazione a secco, oltre a risolvere i problemi delle celle zinco-iodio, risulta compatibile con chimiche a base di altri alogeni, come il bromo, e apre la strada a una piattaforma produttiva versatile e adatta ad applicazioni di rete.