Un team della Georgia Tech ha ribaltato un dogma della scienza delle batterie: ricaricare rapidamente può rendere le batterie più durature, non meno. La scoperta riguarda le batterie agli ioni di zinco e potrebbe aprire la strada a soluzioni più sicure ed economiche per case, ospedali e reti elettriche.
La ricarica che sorprende: più veloce, più duratura
Tradizionalmente, ricaricare una batteria troppo velocemente è considerato rischioso, poiché favorirebbe la formazione di dendriti, quei depositi metallici appuntiti che possono provocare cortocircuiti.
Hailong Chen, professore associato della George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, e il suo team hanno invece scoperto il contrario: una ricarica più rapida delle batterie agli ioni di zinco ne aumenta la durata.
Pubblicato su Nature Communications, lo studio sfida convinzioni consolidate e offre una via verso alternative più sicure alla tecnologia al litio. Le batterie agli ioni di zinco presentano vantaggi significativi rispetto a quelle al litio: lo zinco è abbondante, economico, non infiammabile e più facilmente riciclabile. Prima di questa scoperta, però, la crescita dei dendriti rappresentava un limite importante.
Il professor Chen racconta che, studiando il comportamento dello zinco sotto diverse correnti di carica, ha osservato che i dendriti vengono soppressi, sostituendosi con strati compatti e uniformi, simili a libri ordinati anziché schegge pericolose.
“Abbiamo scoperto che l’uso di una carica più rapida ha effettivamente soppresso la formazione di dendriti invece di accelerarla. È un comportamento molto diverso da quello che vediamo nelle batterie agli ioni di litio”.
Soluzioni parziali e prossimi obiettivi
Nonostante il progresso, il professor Chen sottolinea che il problema è solo parzialmente risolto. Le batterie hanno due poli principali: l’anodo e il catodo. La ricarica rapida migliora la durata dell’anodo, ma il catodo deve ancora raggiungere prestazioni equivalenti. Il team sta lavorando a miglioramenti del catodo e a combinazioni di zinco con altri materiali, mirando a batterie completamente affidabili nel tempo.
La scoperta non è stata casuale: i ricercatori hanno sviluppato uno strumento innovativo che permette di osservare in tempo reale il comportamento dello zinco sotto differenti condizioni di ricarica, testando centinaia di campioni contemporaneamente. Questo approccio ha permesso di mappare per la prima volta come la ricarica rapida favorisca strati uniformi, fornendo dettagli che gli esperimenti tradizionali, condotti su una variabile alla volta, non avrebbero mai rivelato.
Verso un futuro energetico più sicuro
Il professor Chen e il suo team non hanno reinventato la batteria, ma hanno sfidato lo status quo, ottenendo risultati inaspettati che potrebbero ridefinire la scienza delle batterie. Le batterie agli ioni di zinco potrebbero essere impiegate per immagazzinare energia solare domestica o stabilizzare la rete elettrica, offrendo backup affidabile e accessibile.
Con la crescente domanda di energia pulita, l’instabilità delle forniture di litio e i rischi delle batterie infiammabili, le alternative agli ioni di litio diventano sempre più urgenti. Se tutto procede secondo i piani, il professor Chen prevede che le batterie agli ioni di zinco possano essere pronte per l’uso quotidiano in circa cinque anni.
