8000 cicli, e nonostante ciò mantiene circa l’80% delle sue prestazioni. Sembra un’utopia tecnologia, e invece è una batteria a zinco e lignina progettata dal gruppo di ricerca dell’Università di Karlstad e Chalmers. E non solo, oltre a poter essere ricaricata 8000 volte (se non più), la batteria mantiene la carica per circa una settimana, significativamente più a lungo rispetto ad altre batterie a base di zinco che invece si scaricano in poche ore.
Innovazione nelle batterie con il modello a zinco e lignina
Il team di ricerca del Laboratorio di Elettronica Organica, insieme ai ricercatori dell’Università di Karlstad e di Chalmers, ha sviluppato una batteria basata su zinco e lignina (due materiali economici ed ecologici) dalla densità energetica paragonabile a quella delle tradizionali (e tossiche) batterie al piombo-acido.
Per garantire in futuro alle popolazioni con pochissima esposizione solare accumulatori e batterie sempre più efficienti e ricaricabili, il team si è posto l’obiettivo di trovare con queste batterie una soluzione comoda e sicura, anche se con prestazioni inferiori rispetto alle costose batterie agli ioni di litio.
Sebbene le batterie a base di zinco siano già sul mercato, principalmente come batterie non ricaricabili, si prevede che nel lungo periodo potrebbero arrivare a sostituire le batterie agli ioni di litio quando la ricaricabilità sarà decisamente più alta. E già siamo a buon punto, visto che queste batterie, come già accennato, riescono a ricaricarsi oltre 8000 volte, mantenendosi sempre l’80% di efficienza.
Afferma Ziyauddin Khan, ricercatore presso il Laboratorio di Elettronica Organica di LiU.
“Le batterie agli ioni di litio sono utili se gestite correttamente, ma possono essere esplosive, difficili da riciclare e problematiche in termini di questioni ambientali e di diritti umani quando vengono estratti elementi specifici come il cobalto. Pertanto, la nostra batteria sostenibile offre un’alternativa promettente dove la densità energetica non è critica”.
Stabilità e innovazione con WiPSE
Davanti al rischio di una scarsa durata a causa della reazione dello zinco con l’acqua nella soluzione elettrolitica della batteria, per stabilizzare lo zinco il team ha utilizzato una sostanza chiamata WiPSE, praticamente un elettrolita salino polimerico a base di poliacrilato di potassio.
Dimostrando che quando WiPSE viene utilizzato in una batteria contenente zinco e lignina, la stabilità è molto elevata, raggiungendo inoltre una produzione di energia massima di 23 Wh/kg e una potenza erogata di picco di 610 W/kg.
Attualmente, le batterie sviluppate in laboratorio sono piccole. Tuttavia, i ricercatori credono di poter creare batterie di grandi dimensioni, all’incirca delle dimensioni di una batteria per auto. E questo grazie all’abbondanza di lignina e zinco a basso costo.
Per saperne di più su questa ricerca, consigliamo la lettura del paper integrale pubblicato su Energy & Environmental Materials.
Divyaratan Kumar, Leandro R. Franco, Nicole Abdou, Rui Shu, Anna Martinelli, C. Moyses Araujo, Johannes Gladisch, Viktor Gueskine, Reverant Crispin, Ziyauddin Khan, Water-in-Polymer Salt Electrolyte for Long-Life Rechargeable Aqueous Zinc-Lignin Battery, Energy & Environmental Materials (2024), DOI: 10.1002/eem2.12752
