Le batterie allo stato solido al magnesio potrebbero aver compiuto un passo decisivo verso l’utilizzo reale su larga scala. Un team di ricercatori dell’Università di Tohoku ha infatti sviluppato una nuova tecnologia capace di aumentare la durata di queste batterie fino a 400 volte rispetto ai sistemi tradizionali.
Il risultato potrebbe avere implicazioni importanti per il futuro dello stoccaggio energetico, in particolare in un momento in cui industria automobilistica e settore tecnologico sono alla ricerca di alternative più sicure, economiche e longeve rispetto alle batterie agli ioni di litio.
Perché le batterie al magnesio sono considerate promettenti
Le batterie allo stato solido al magnesio vengono studiate da tempo come possibile evoluzione delle attuali tecnologie al litio. Il loro principale vantaggio riguarda la sicurezza: utilizzano infatti elettroliti solidi invece di liquidi infiammabili, riducendo il rischio di incendi o surriscaldamenti.
Inoltre, il magnesio è un materiale più abbondante ed economico rispetto al litio, un aspetto che potrebbe abbassare i costi di produzione delle future batterie.
Il problema principale, però, riguarda la stabilità interna delle celle. Le reazioni chimiche che avvengono tra i materiali della batteria tendono infatti a degradare rapidamente le prestazioni durante i cicli di carica e scarica.
La svolta arriva da una lega magnesio-stagno
Il team guidato dal ricercatore Hao Li ha deciso di affrontare il problema da un punto di vista diverso.
Invece di cercare di eliminare completamente le reazioni interne considerate dannose, gli scienziati hanno sviluppato una lega di magnesio e stagno progettata per controllarle e renderle più stabili.
La nuova struttura utilizza un composto chiamato Mg₂Sn, capace di migliorare contemporaneamente:
- stabilità dell’interfaccia interna
- trasporto degli ioni
- durata della batteria
- efficienza durante i cicli di ricarica
Secondo i test pubblicati dai ricercatori, le celle sperimentali sono riuscite a funzionare in modo stabile per oltre 1.300 ore.
Durata fino a 400 volte superiore
Il dato più sorprendente riguarda la longevità.
Le batterie sviluppate dal team giapponese hanno mostrato una durata di ciclo oltre 400 volte superiore rispetto alle tradizionali batterie al magnesio puro.
Si tratta di un miglioramento enorme per una tecnologia che fino a oggi soffriva di un rapido deterioramento interno.
I ricercatori hanno inoltre verificato diverse combinazioni di leghe e materiali per trovare il miglior equilibrio tra reattività chimica e movimento degli ioni all’interno della batteria.
Le interfacce diventano un vantaggio
Uno degli aspetti più innovativi dello studio riguarda il cambio di approccio nella progettazione delle batterie.
Tradizionalmente, le reazioni alle interfacce tra i materiali venivano considerate un difetto da eliminare. La nuova ricerca suggerisce invece che, se controllate correttamente, queste interazioni possono diventare un vantaggio capace di migliorare stabilità e durata.
Questo principio potrebbe avere applicazioni anche oltre le batterie al magnesio.
Una possibile svolta per le batterie del futuro
Le batterie allo stato solido sono considerate una delle tecnologie chiave per la prossima generazione di dispositivi elettronici e auto elettriche.
Oggi però molti sistemi sperimentali soffrono ancora problemi legati a:
- degradazione interna
- resistenza delle interfacce
- perdita di efficienza
- instabilità durante i cicli di ricarica
La ricerca dell’Università di Tohoku suggerisce che il futuro potrebbe non dipendere soltanto da materiali più performanti, ma anche dalla capacità di gestire meglio i processi chimici interni.
Se i risultati verranno confermati anche su scala industriale, questa tecnologia potrebbe aprire la strada a batterie più sicure, economiche e soprattutto molto più longeve rispetto alle soluzioni attuali.
