Un gruppo di ricerca del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Universit di Hong Kong (HKU) ha messo a punto una batteria agli ioni di magnesio quasi allo stato solido con tensione pari a 2,4 V e una densit di energia di 264 Wh/kg, dati che superano le prestazioni delle attuali batterie agli ioni di magnesio, ma, soprattutto, arrivano quasi ad eguagliare le caratteristiche di quelle al litio.
Le batterie agli ioni di magnesio, come quelle al sale e le pi note al litio-ferro-fosfato, rientrano nella categoria delle alternative agli ioni di litio, ma (come le loro colleghe) devono ancora superare diverse sfide prima di poter entrare in commercio.
“Gli ioni di idrogeno, o protoni, sono pi piccoli e leggeri rispetto agli ioni metallici. A causa delle loro dimensioni, i protoni possono facilmente penetrare nella struttura catodica della batteria. Tuttavia, questo crea un problema perch i protoni e gli ioni magnesio competono per lo spazio, il che limita fortemente la quantit di energia che la batteria pu immagazzinare e la sua durata”, ha spiegato Sarah Leong, ricercatrice della HKU e prima autrice dello studio “Next-generation magnesium-ion batteries: The quasi-solid-state approach to multivalent metal ion storage”, pubblicato su Science Advance.
I ricercatori hanno migliorato il progetto precedente implementando un elettrolita potenziato con un polimero per controllare la competizione tra protoni e ioni metallici e confinare la rete di legami idrogeno.
“Si tratta di uno sviluppo rivoluzionario”, ha affermato il professor Dennis Y.C. Leung. “La nostra batteria agli ioni di magnesio quasi allo stato solido combina il meglio di entrambi i mondi, offrendo lalta tensione dei sistemi non acquosi e la sicurezza e leconomicit dei sistemi acquosi. Rappresenta un importante passo avanti nello sviluppo di batterie agli ioni di magnesio ad alte prestazioni”.
Durante i test di ciclo di carica/scarica della batteria, il team di ricerca ha scoperto che anche in condizioni estreme, con temperature molto sotto lo zero (-22C), la batteria agli ioni di magnesio quasi allo stato solido conservava il 90% della sua capacit, persino dopo 900 cicli. La batteria, inoltre, non infiammabile e risulta resistente ai carichi ad alta pressione.
“La strategia avanzata di sviluppo dellelettrolita presentata nella nostra ricerca ha un potenziale che va oltre le batterie agli ioni di magnesio, estendendosi ad altre batterie agli ioni metallici multivalenti, come le batterie agli ioni di zinco e agli ioni di alluminio”, ha affermato il professore assistente della HKU Wending Pan. “Crediamo che questo studio aprir la strada alla prossima generazione di soluzioni di stoccaggio dellenergia che non solo saranno efficienti ma anche rispettose dell’ambiente”.