Lo ha fatto un team di ricercatori di ingegneria chimica dell’Università di Sydney e della Nanyang Technological University di Singapore ha sviluppato batterie zinco-aria ricaricabili che potrebbe sostituire le batterie agli ioni di litio come fonte di alimentazione per i dispositivi elettronici. Le batterie zinco-aria, come suggerisce il nome, utilizzano zinco metallico e ossigeno come fonte di energia.

Le batterie zinco-aria presentano molti vantaggi rispetto alle batterie agli ioni di litio. Sfortunatamente, l’uso delle batterie zinco-aria è stato finora limitato a dispositivi a bassa potenza, come apparecchi acustici, cineprese e dispositivi di segnaletica ferroviaria. La limitazione è imposta dalla difficoltà di ricarica delle batterie zinco-aria causata, ad oggi, dalla mancanza di elettrocatalizzatori in grado di ridurre e generare ossigeno con successo durante il processo di scarica e carica di una batteria.

Questa limitazione è stata ora rimossa dal nuovo metodo in 3 fasi per le batterie ricaricabili zinco-aria sviluppato dal gruppo di ricerca guidato da Yuan Chen, professore di ingegneria chimica all'Università di Sydney Scuola di Ingegneria e Tecnologie dell'Informazione.

La ricerca è pubblicata in Materiale avanzato.

"Le batterie zinco-aria assemblate nel nostro laboratorio hanno raggiunto 60 cicli di carica/scarica in 120 ore", ha detto Chen a The University Network (TUN). "In confronto, le comuni batterie agli ioni di litio hanno una durata di ciclo compresa tra 400 e 1200 cicli."

I ricercatori hanno utilizzato a Metodo in 3 fasi ciò comporta il “controllo simultaneo” della composizione, delle dimensioni e della cristallinità dell’ossido metallico per produrre “elettrocatalizzatori di ossigeno bifunzionali” che possono essere utilizzati per costruire batterie zinco-aria ricaricabili.

“Finora le batterie ricaricabili zinco-aria sono state realizzate con costosi catalizzatori di metalli preziosi, come il platino e l’ossido di iridio. Al contrario, il nostro metodo produce una famiglia di nuovi catalizzatori ad alte prestazioni e a basso costo”, ha affermato Chen in una nota.

Il metodo del team utilizza metalli disponibili in abbondanza, come nichel, ferro e cobalto, per le batterie ricaricabili zinco-aria.

Chen sostiene che le batterie ricaricabili zinco-aria del team sono superiori alle batterie agli ioni di litio per molte ragioni. Come ha spiegato al TUN:

"Ci sono diversi vantaggi delle batterie zinco-aria ricaricabili. (1) La densità di energia è molto più elevata, quindi durano più a lungo dopo ogni ciclo di carica. (2) Lo zinco è un elemento molto abbondante sulla terra rispetto al litio e ad altri metalli preziosi. Non dobbiamo preoccuparci della carenza di fornitura di zinco. Pertanto, le batterie zinco-aria sono più sostenibili. (3) Lo zinco è molto più economico del litio. I catalizzatori ad aria a base di ferro e cobalto sono anche molto più economici dei catalizzatori a base di metalli preziosi. Si prevede che il prezzo delle batterie zinco-aria sarà molto inferiore a quello delle batterie agli ioni di litio. (4) Lo zinco è molto più stabile se esposto all'aria rispetto al litio. Le batterie zinco-aria non si incendiano così facilmente. Sono molto più sicure delle batterie agli ioni di litio”.

Il team spera che gli evidenti vantaggi delle batterie ricaricabili zinco-aria contribuiscano a sostituire le batterie agli ioni di litio in termini di popolarità e utilizzo.

“Questo è il nostro obiettivo, soprattutto per le applicazioni in cui è richiesta un’elevata capacità di accumulo di energia, ad esempio le auto elettriche”, ha detto Chen a TUN.

Mentre il team deve ancora migliorare le prestazioni delle batterie ricaricabili zinco-aria e risolvere alcuni problemi tecnologici, Chen è fiducioso nella produzione di massa di batterie ricaricabili zinco-aria che supereranno le batterie agli ioni di litio come scelta energetica. "Ci sono voluti più di 20 anni per sviluppare le batterie agli ioni di litio in prodotti commerciali di successo", ha detto a TUN. “Speriamo di vedere le batterie zinco-aria ricaricabili commerciali di successo tra 5 e 10 anni”.

Il gruppo di ricerca comprende Li Wei, Shengli Zhai, Hongwei Liu, Xuncai Chen, Zheng Zhou, Yaojie Lie e Zongwen Liu dell'Università di Sydney, e H. Enis Karahan e Shengli Zhai che sono affiliati all'Università di Sydney e alla Nanyang Technological University.