Le batterie al litio sono il futuro, o stanno per essere sostituite da quelle ad acqua?

Le batterie al litio sono ampiamente utilizzate per la loro capacità di immagazzinare una grande quantità di energia in un volume relativamente piccolo. I vantaggi sono ormai chiari a tutti: dimensioni ridotte e peso leggero, maggiore densità energetica, efficienza energetica elevata, ricarica rapida, nessun effetto memoria.

Ma attualmente il costo delle batterie al litio è particolarmente elevato e ancora sollevano qualche problema: sensibilità alla temperatura che può comprometterne l’efficienza, smaltimento e il riciclaggio che richiedono attenzioni particolari.
Ma c’è di peggio: i problemi di sicurezza: Se sottoposte a temperature elevate, possono surriscaldarsi, infiammarsi e in alcuni casi esplodere.

Le batterie agli ioni di litio sono state responsabili di almeno 220 incendi a New York City solo nel 2022. Secondo i dati, tali incendi hanno causato almeno 10 morti e 226 feriti nel 2021 e nel 2022. La Commissione statunitense per la sicurezza dei prodotti di consumo ha registrato 25.000 incidenti di incendio o surriscaldamento nelle batterie agli ioni di litio tra il 2012 e il 2017.

In sintesi, le batterie al litio offrono prestazioni superiori in termini di capacità e efficienza, ma presentano delle sfide in termini di costo, gestione termica e sicurezza.

Le batterie ad acqua

Gli esperti della RMIT University, in Australia, propongono una soluzione rivoluzionaria per contrastare l’uso delle batterie al litio: una batteria ad acqua. Le performance fatte registrare dal dispositivo sembrano positive: il processo che conduce alla sua realizzazione è economico e rispettoso dell’ambiente.

Cercando di affrontare il grave problema della sicurezza, i ricercatori australiani hanno ideato una batteria innovativa che si basa sull’acqua anziché su un elettrolita infiammabile. Questa alternativa per lo stoccaggio di energia rinnovabile ha d’ora in poi l’ambizione di competere direttamente con la realtà consolidata degli ioni di litio.

“Ciò che progettiamo e produciamo sono chiamate batterie ‘acquose’ agli ioni metallici – o possiamo chiamarle batterie ad acqua”, ha affermato l’autore principale, il professor Tianyi Ma della RMIT University.

Batterie acquose green

Le batterie hanno tre componenti principali: un elettrodo positivo (catodo), un elettrodo negativo (anodo) e un elettrolita che trasporta gli ioni avanti e indietro tra gli elettrodi.

Sostituendo gli elettroliti convenzionali con acqua arricchita con sali semplici, i ricercatori del RMIT affermano che le “batterie ad acqua” si rivelano un’opzione più sicura e meno tossica. Queste batterie acquose agli ioni metallici utilizzano metalli come magnesio o zinco, che sono scelte più economiche e più rispettose dell’ambiente rispetto alle loro controparti al litio o al piombo.

Le batterie con acqua come elettrolita possono aiutare a risolvere una delle cause più comuni di guasto della batteria: la crescita dei dendriti; si tratta di proiezioni metalliche che possono portare a cortocircuiti. Per superare la formazione di dendriti, gli scienziati hanno applicato un rivestimento metallico di bismuto sull’anodo della batteria, che si ossida per formare uno strato protettivo simile alla ruggine. Ciò aumenta la longevità della batteria, con i prototipi che mantengono oltre l’85% della capacità anche dopo 500 cicli, il punto in cui la maggior parte delle batterie agli ioni di litio in genere si guasta.

“Le nostre batterie ora durano molto più a lungo – paragonabile alle batterie commerciali agli ioni di litio presenti sul mercato – rendendole ideali per l’uso intensivo e ad alta velocità nelle applicazioni del mondo reale”, ha affermato il prof. Ma.