Un nuovo approccio alle batterie ricaricabili al calcio ad alta energia
A quanto pare, il calcio non fa bene solo alle ossa ma potrebbe far bene anche al pianeta. Secondo gli scienziati, potrebbe essere una componente chiave nei loro sforzi per soddisfare il crescente fabbisogno energetico mondiale, riducendo al tempo stesso le emissioni. Come? Grazie al suo ruolo potenzialmente promettente nello sviluppo di tecnologie di stoccaggio dell’energia efficienti ed economiche. Il mercato dei veicoli elettrici e dello stoccaggio di energia elettrica di rete sta crescendo rapidamente, con conseguente aumento del fabbisogno di batterie ricaricabili affidabili e ad alta efficienza energetica. Tuttavia, le attuali batterie ricaricabili agli ioni di litio (LIB) potrebbero non essere così sicure, economiche e sostenibili come vorremmo. Gli scienziati sono dunque alla ricerca di alternative promettenti, una delle quali è costituita da un sistema di batterie basato su un metallo multivalente come il calcio. Le batterie al calcio potrebbero essere la soluzione ad alta energia e a basso costo che stiamo cercando ma c’è ancora un ostacolo al loro sviluppo: mancano gli elettroliti idonei necessari per una deposizione efficace del Ca. I ricercatori sostenuti dal progetto E-MAGIC, finanziato dall’UE, hanno fatto una scoperta che potrebbe far superare questo ostacolo. Nel loro articolo pubblicato nella rivista «Energy & Environmental Science», gli scienziati hanno riferito di un nuovo elettrolita a base di borato, il calcio tetrakis(hexafluoroisopropyloxy)borato, o Ca[B(hfip)4]2, che ha mostrato una deposizione reversibile del calcio a temperatura ambiente nonché un’elevata stabilità ionica e ossidativa. Questa scoperta potrebbe spianare la strada alle batterie al calcio ad alta energia ricaricabili a temperatura ambiente.
La promessa delle batterie al calcio
L’articolo discute la fattibilità di creare una nuova classe di elettroliti basati su composti di calcio con anioni debolmente coordinanti. Secondo gli autori, «[i]l metodo di sintesi diretta per la formulazione di nuovi sali di calcio mediante incorporazione di vari anioni alcossi borati fluorurati si rivelerà utile per l’ulteriore ottimizzazione delle proprietà dell’elettrolita. Gli elettroliti Ca[B(hfip)4]2 hanno mostrato proprietà elettrochimiche d’avanguardia in termini di elevata stabilità ossidativa, elevata conducibilità ionica nonché buona capacità di cicli di Ca reversibili a lungo termine». Lo sviluppo di tecnologie di accumulo basate su metalli multivalenti come il calcio potrebbe rappresentare un’opzione promettente per migliorare le densità energetiche tagliando al contempo i costi. Gli ioni multivalenti potrebbero raddoppiare o triplicare la capacità delle batterie rispetto alle batterie agli ioni di litio monovalenti o alle batterie agli ioni di sodio. Inoltre, a differenza del sodio o del litio, gli anodi metallici multivalenti hanno il potenziale di accrescere in maniera significativa le densità energetiche delle batterie. Ma non sono solo questi i motivi per cui le batterie al calcio possono essere considerate un’allettante alternativa per le tecnologie successive alle batterie al litio. Una crescente preoccupazione derivante dalla rapida crescita del mercato delle batterie ruota attorno alla disponibilità a medio e lungo termine di alcune materie prime (cobalto, nichel e litio) che vengono utilizzate nelle batterie agli ioni di litio attualmente in commercio. Il calcio, al contrario, è il quinto elemento più abbondante sulla crosta terrestre. Inoltre, è equamente distribuito a livello geografico, oltre ad essere sicuro e non tossico. Oltre al calcio, gli scienziati stanno rivolgendo la propria attenzione al magnesio (Mg), un altro promettente metallo multivalente in gara per sviluppare batterie ricaricabili migliori. Ed è proprio questo metallo il focus del progetto E-MAGIC (European Magnesium Interactive Battery Community) che mira a sviluppare un approccio innovativo per batterie ricaricabili al magnesio ad alta densità energetica, di nuova generazione ed ecocompatibili. Il progetto intende inoltre rafforzare la comunità delle batterie al magnesio, così da stabilire rapporti scientifici attivi con il resto del mondo. Per ulteriori informazioni, consultare: sito web del progetto E-MAGIC
Paesi
Spagna
