Sistemi di accumulo: la batteria infinita agli ioni di ossigeno

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Redazione
14 Aprile 2023
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Nasce nei laboratori della Università tecnica di Vienna (TU Wien), la prima batteria agli ioni ossigeno. Un dispositivo capace di offrire un approccio all’accumulo elettrochimico con alcuni vantaggi importanti rispetto alle diffuse batterie ricaricabili agli ioni di litio.

Si tratta di un matrimonio, quello tra ossigeno e batterie, che non è una novità sul piano tecnico, visto che negli ultimi anni proprio l’ossigeno si è ritagliato un suo ruolo nei dispositivi d’accumulo nell’ambito delle diverse batterie metallo-aria, abbinato a litio, ferro, zinco, sodio o alluminio. Il lavoro del team di ricerca viennese è partito però da un approccio più vicino alle fuel cell a ossidi solidi.

I materiali in questione sono costituiti da ossidi conduttori misti, in grado di assorbire e rilasciare ioni ossigeno a doppia carica negativa (O^2-). Quando viene applicata una tensione elettrica, gli O^2- migrano da un materiale ceramico all’altro, con la possibilità di tornare nuovamente indietro. Dando origine così alla corrente elettrica.

Il professor Jurgen Fleig, coordinatore del team di ricerca

“Il principio di base è in realtà molto simile a quello della batteria agli ioni di litio. Ma i nostri materiali comportano alcuni vantaggi importanti”.

La ceramica non è infiammabile, il design della cella non richiede necessariamente elementi rari, e la durata è estremamente elevata. In sostanza la sua capacità di accumulo non diminuisce nel tempo potendo essere semplicemente rigenerata con l’ossigeno dell’atmosfera. Di contro, bisogna tuttavia rilevare come la densità di energia della batteria a ioni ossigeno è solo un terzo di quella delle batterie a ioni di litio. E funziona a temperature comprese tra 200 e 400 °C. Questo rende la tecnologia non applicabile per ambiti come i veicoli elettrici o l’elettronica portatile, offrendo invece interessanti opportunità allo stoccaggio di rete.

Alexander Schmid, uno dei ricercatori austriaci del team

“Abbiamo accumulato molta esperienza con i materiali ceramici impiegati nelle celle a combustibile. Questo ci ha dato l’idea di indagare se potessero essere adatti anche per realizzare una batteria”.

“Se hai bisogno di una grande unità di accumulo per immagazzinare temporaneamente l’energia solare o eolica, ad esempio, la batteria agli ioni di ossigeno potrebbe essere un’ottima soluzione. Se costruisci un intero edificio pieno di moduli […], la minore densità di energia e l’aumento della temperatura di esercizio non giocano un ruolo decisivo. Ma i punti di forza della nostra batteria risultano invece particolarmente importanti. La lunga durata, la possibilità di produrre grandi quantità di questi materiali senza elementi rari. E il fatto che non vi è alcun rischio di incendio con queste batterie”.

La ricerca “Rechargeable Oxide Ion Batteries Based on Mixed Conducting Oxide Electrodes” è stata pubblicata su Advanced Energy Materials