Nuove possibilità per le batterie al magnesio

Le batterie al magnesio hanno rappresentato per lungo tempo un’alternativa potenzialmente più sicura ed economica rispetto alle batterie agli ioni di litio, ma  erogavano una potenza notevolmente limitata. In un documento che appare sulla rivista Nature Energy, i ricercatori della University of Houston e del Toyota Research Institute of North America (TRINA) riferiscono di aver sviluppato un nuovo catodo e un nuovo elettrolita per realizzare e testare una batteria al magnesio in grado di funzionare a temperatura ambiente e di fornire una potenza paragonabile a quella delle batterie agli ioni di litio.

 

Le nuove batterie al magnesio saranno più potenti e performanti

Poiché la necessità di immagazzinare energia di rete diventa sempre più pressante, gli studiosi hanno cercato alternative al litio meno costose e più facilmente disponibili. Gli ioni di magnesio trattengono il doppio della carica rispetto a quelli di litio, pur avendo un raggio ionico simile. Di conseguenza, a temperatura ambiente rallentano la dissociazione del magnesio dagli elettroliti e la sua diffusione nell’elettrodo, due processi essenziali che avvengono nei classici catodi di intercalazione, portando ad un basso rendimento in termini di potenza.

Uno dei due possibili approcci con cui affrontare queste sfide è il tentativo di migliorare le reazioni chimiche a temperature elevate. L’altro consiste nell’aggirare le difficoltà immagazzinando il catione di magnesio nelle sue forme complesse. Nessuno dei due approcci, tuttavia, risulta pratico da attuare. Yan Yao, docente di Ingegneria Elettrica e Informatica della University of Houston e coautore dell’articolo, ha affermato che i risultati rivoluzionari sono arrivati grazie alla combinazione di un catodo organico di chinone con una nuova soluzione elettrolitica su misura basata su cluster di boro.

Il professor Yao spiega che il suo team ha sperimentato un’eterogenea reazione redox di enolizzazione per creare un catodo che resista alla dissociazione ionica e alle sfide della diffusione allo stato solido, i due ostacoli che hanno impedito alle batterie al magnesio di funzionare in modo efficiente a temperatura ambiente. Lo studioso aggiunge che questa nuova classe di reazione redox elimina la necessità di intercalare lo stato solido e immagazzina soltanto il magnesio, invece delle sue forme complesse, creando un nuovo paradigma nella progettazione degli elettrodi delle nuove batterie.

Ph. credits: University of Houston