Sistemi di accumulo: la batteria a sali fusi che potrebbe battere il litio

Un nuovo sviluppo evolutivo della famiglia tecnologica delle batterie a sali fusi, di matrice profondamente italiana (vedi post “Batterie al sale: una tecnologia dalle radici italiane si perfeziona”), data la matrice FIAMM, si propone come grande alternativa alle tecnologie attuali di avanguardia basate sul litio, con un nuovo sviluppo da parte di un team di ricerca congiunto tra la Standford University e la Tsinghua University (Cina) che hanno sviluppato una nuova batteria con questa tipologia ad alte prestazioni e a basso costo per lo stoccaggio dell’energia dalla rete. (immagine di copertina: Una batteria a sali fusi del tipo Zebra. Fonte Rudolf Simon, Own work CC BY-SA 3.0, Link)

Secondo quanto riportato nell’articolo scientifico pubblicato su Matter, gli scienziati hanno creato una nuova batteria a sali fusi che ha tutte le caratteristiche per superare a livello di costi i sistemi di accumulo oggi di avanguardia basati sulle tecnoligie legate al litio.

SI tratta di una tecnologia che utilizza sali fusi come elettrolita, offrendo sia una elevata densità di energia che un’alta densità di potenza, collocandosi in una famiglia tecnologica che già prevede tre grandi categorie:

• Batterie sodio-zolfo;
• Batteria sodio-nichel cloruro, denominata anche Zebra (Zero Emissions Batteries Research Activity); 
• Batterie a metallo liquido.

Il fattore limitante principale di tutti i tre suddetti ambiti è rappresentato dal mantenimento dei componenti allo stato fuso, richiedendo elevate temperature; fattore questo fa salire l’autoconsumo elettrico della batteria stessa, incrementando anche la velocità di corrosione e di degrado dei componenti secondari della stessa.

Il nuovo sviluppo è partito dalla configurazione di batteria a sali fusi del tipo Zebra con una personalizzazione importante costituita dal fatto che il team di ricerca ha scelto il litio fuso come anodo sostituendo il nichel con zinco a basso costo, combinandolo con un sale di cloruro di litio per la creazione del catodo. Non si tratta di zinco puro, per evitare l’incontrollata crescita di detriti metallici capaci di compromettere le prestazioni del novo dispositivo. Per questo la scelta è ricaduta sull’utilizzo di particelle di ottone (lega rame-zinco). Nello specifico, durante la carica l’ottone rilascia lo zinco, mentre nella fase di scarica lo zinco metallico formatosi, si lega nuovamente al rame, stabilizzandosi.

Fonte: articolo rivista Matter “Molten Lithium-Brass/Zinc Chloride System as High-Performance and Low-Cost Battery”

La nuova formulazione messa a punto è così capace di funzionare a una temperatura inferiore rispetto alle tradizionali batterie Zebra: 215°C rispetto ai tradizionali 350°C della tecnologia base, con la nuova cella capace di offrire una densità energetica teorica di ben 700 Wh/kg. Un ulteriore aspetto interessante è poi quello legato ai costi, con il nuovo sistema messo a punto che dovrebbe presentare un costo di 16 dollari per chilowattora di energia immagazzinata, corrispondente a un ottavo del valore elaborato per le batterie agli ioni di litio.

La Redazione di Ecquologia