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Energy storage: la continua ricerca e gli sviluppi delle batterie al magnesio

Team di ricercatori considerano il magnesio una delle migliori alternative al litio

    La batteria, quale sistema di accumulo energetico, è oggigiorno uno degli elementi più importanti che compongono i vari dispositivi elettronici e che permetterà la progressiva avanzata della mobilità elettrica.

    Il problema maggiore dei ricercatori, nonché dei consumatori, sta prevalentemente nella capacità e la durata delle batterie. Questi fattori determinano sia i tempi di autonomia dei dispositivi che i tempi di ricarica delle stesse.

    Non ci stupisce dunque che gli istituti di ricerca, università e grandi aziende investono ingenti risorse, sia economiche che umane, nella ricerca di nuove tecnologie per batterie sempre più performanti e sostenibili.

    In particolare, gli studi si concentrano sulla ricerca di alternative al litio, materiale utilizzato per accumulare carica all’interno delle batterie. Il litio, infatti, degrada piuttosto velocemente (una batteria agli ioni di litio ha una vita media di circa 700 cicli di carica/scarica) e assicura un’autonomia non propriamente estesa. A questo si aggiungono i pericoli legati al sovra-utilizzo: superata una certa temperatura critica, le batterie al litio potrebbero esplodere ed incendiarsi.

    Gli sforzi si concentrano quindi nella ricerca di materiali alternativi, che risolvano i problemi di base a parità di performance.

    Secondo vari team di ricercatori Il magnesio è uno dei candidati più probabili a sostituzione del litio.

    I vantaggi del magnesio rispetto al litio

    Stando alle ricerche ed agli studi condotti ad oggi, il magnesio assicurerebbe performance migliori del litio – soprattutto sul fronte della ricarica rapida, cioè una migliore efficienza di carica-scarica e con standard di sicurezza più elevati. In poche parole, le batterie al magnesio non solo potrebbero caricarsi più in fretta rispetto a quelle al litio, ma garantirebbero una maggiore autonomia e, inoltre, non presenterebbero pericoli di esplosione o incendio avendo una minor tendenza a formare dendriti, depositi cristallizzati che influiscono sulla durata della batteria e che possono essere causa di corto circuito. A ciò si aggiunge il fatto che il magnesio è maggiormente disponibile e più facilmente reperibile del litio. Produrre quindi batterie al magnesio potrebbe essere molto più semplice e sicuramente più economico rispetto al litio. L’utilizzo del magnesio ha già mostrato risultati promettenti e che potrebbe avere applicabilità nelle batterie di veicoli elettrici, dispositivi mobili e sistemi di accumulo di energia eolica e fotovoltaica.

    Come funzionano le batterie al magnesio

    I principi di funzionamento delle batterie al magnesio sono, ovviamente, gli stessi di quelle agli ioni di litio. Gli attuali studi si concentrano prevalentemente sulla ricerca di elettroliti per il trasporto delle cariche elettriche dal catodo all’anodo. Sinora, infatti, il maggior limite delle batterie al magnesio è rappresentato dall’inesistenza di elettroliti, sia in forma solida che in forma liquida, che favoriscano il passaggio degli elettroni da un capo all’altro della batteria.

    Sviluppi delle batterie al magnesio

    Le Università di Cordova – Spagna e Xiamen – Cina, stanno testando in congiunto una batteria al magnesio i cui primi test sono già stati completati con successo in laboratorio.

    I ricercatori hanno riferito recentissimamente che sono riusciti a sviluppare una batteria al magnesio che utilizza vanadio e fosfato di cromo come catodo per aumentare il loro potenziale di reazione.

    I ricercatori all’opera, Gregorio Ortiz e Saul Rubio                     Università di Cordova, Spagna

    Lo studio iniziale partì da una prima indagine in cui fu possibile configurare una batteria ibrida di sodio e magnesio. Questa ibridazione, secondo uno dei ricercatori, “di solito causa più inconvenienti nella sua applicazione, inoltre dimostrò di avere peggiori prestazioni nel lungo termine“. Così, dopo un trattamento chimico per eliminare il sodio, è stato possibile sviluppare la batteria al magnesio puro, in cui il potenziale e la densità di energia risultano essere nettamente migliori.

    Questo nuovo prototipo di batteria ha raggiunto un potenziale medio di 2 volt e una densità di energia di 140 watt all’ora. In pratica, secondo questi ricercatori, ciò significherebbe che “è stata già raggiunta circa la metà dei livelli d’autonomia delle attuali batterie al litio utilizzate nelle auto elettriche, ma soprattutto senza gli inconvenienti causati dall’uso del litio“.

    La nuova formula è stata appunto testata a livello di laboratorio. Bisogna quindi attendere e valutare come si comporterà su scala industriale. Il comportamento del magnesio, infatti, deve ancora essere studiato a fondo, soprattutto per cercare di migliorarne ulteriormente le capacità di accumulo nonché escludere che, in determinate condizioni ambientali, possa risultare pericoloso per l’incolumità di chi lo utilizza. Non c’è da illudersi però.  Pur essendo questo studio iberico-cinese un ulteriore passo verso  batterie più sostenibili, occorreranno ancora diversi anni ma per superare l’era del litio.

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