Un’azienda svizzera dichiara di aver sviluppato una batteria ricaricabile a zinco-aria capace di immagazzinare tre volte l’energia di una batteria agli ioni di litio, a parità di volume, pur costando la metà. ReVolt, con sede a Staefa, in Svizzera, ha in programma la messa in vendita di batterie a bottone per apparecchi acustici a partire dall’anno prossimo e l’incorporazione della propria tecnologia all’interno di batterie più grandi, per inserirsi nei prossimi anni nel mercato delle batterie per cellulari e delle batterie per bici elettriche. A ReVolt stanno persino iniziando a sviluppare batterie di grandi dimensioni per veicoli elettrici.
Il progetto della batteria si basa su una tecnologia sviluppata presso il SINTEF, un istituto di ricerca tecnologica di Trondheim, in Norvegia. ReVolt è stata fondata per immettere la tecnologia sul mercato e fino a oggi ha accumulato investimenti per 24 milioni di euro. James McDougall, amministratore delegato della azienda, spiega come la tecnologia da loro adoperata risolva il principale problema delle batterie a zinco-aria che sono solite avere vita breve. Perfezionando questa tecnologia, le batterie a zinco-aria potrebbero rendere le auto elettriche più pratiche, abbassando il loro costo e aumentandone l’autonomia.
A differenza delle batterie tradizionali che contengono tutti i reagenti necessari a generare elettricità, le batterie a zinco-aria fanno affidamento sull’ossigeno presente nell’atmosfera per generare corrente. Stando a quanto dichiarato da Gary Henriksen, responsabile del dipartimento per l’immagazzinamento di energia elettrochimica presso l’Argonne National Laboratory nell’Illinois, verso la fine degli anni 1980, data la loro elevata capacità teorica di immagazzinamento, le batterie a zinco-aria erano considerate tra le tecnologie più promettenti per le batterie. Oltretutto la chimica di queste batterie è relativamente sicura in quanto non richiede materiali volatili, pertanto le batterie a zinco-aria non tendono a incendiarsi come le batterie agli ioni di litio.
È proprio grazie a questo vantaggio che da anni sono presenti sul mercato versioni non ricaricabili di batterie a zinco-aria. Ma renderle ricaricabili è stata una sfida. All’interno della batteria, un elettrodo poroso «ad aria» attira l’ossigeno e, aiutato da catalizzatori collocati nell’interfaccia tra l’aria e un elettrolito a base di acqua, lo trasforma in ioni idrossili. Questi ultimi, viaggiano attraverso un elettrolito sino all’elettrodo in zinco, provocandone l’ossidazione; la reazione rilascia elettroni, generando così corrente. Per la ricarica il processo viene invertito: l’ossido di zinco viene riconvertito in zinco e l’ossigeno viene rilasciato nell’elettrodo ad aria. Dopo una serie di cicli, però, l’elettrodo ad aria può rimanere disattivato, rallentando o fermando la reazione dell’ossigeno. Il meccanismo può dipendere, per esempio, dal graduale assorbimento del liquido elettrolito da parte dei pori, dice Henriksen. La batteria può anche smettere di funzionare se rimane asciutta o se lo zinco si riforma in maniera irregolare, formando strutture simili a rami che possono provocare corto circuiti tra gli elettrodi.
ReVolt sostiene di avere sviluppato un metodo per controllare la forma dell’elettrodo in zinco (usando certi agenti gelificanti e leganti) e per gestire l’umidità all’interno della cella. Ha inoltre testato un nuovo elettrodo ad aria, formato da una attenta combinazione di catalizzatori di-spersi al fine di incrementare la riduzione dell’ossigeno preso dall’aria in fase di scaricamento e amplificare la produzione di ossigeno durante la ricarica. Alcuni prototipi hanno funzionato bene per centinaia di cicli e la società prevede che i primi prodotti saranno funzionali per qualche centinaio di cicli. McDougall spera di raggiungere valori intorno ai 300-500 cicli, che renderebbero questa tecnologia valida per telefoni cellulari e biciclette elettriche.
Per i veicoli elettrici, ReVolt sta sviluppando un modello nuovo che assomiglia a una pila a combustibile. Le prime versioni utilizzano due elettrodi piatti di pari dimensioni. Nelle nuove batterie, un elettrodo sarà un liquido a base di zinco. Gli elettrodi ad aria saranno in forma di tubi. Per generare elettricità, lo zinco liquido, dislocato in un compartimento della batteria, viene pompato attraverso i tubi e fatto ossidare per formare ossidi di zinco e rilasciare elettroni. L’ossido di zinco viene poi accumulato in un altro compartimento della batteria. Durante la fase di ricarica, l’ossido di zinco percorre all’inverso l’elettrodo ad aria, dove rilascia l’ossigeno e torna allo stato di zinco liquido.
Nella batteria che l’azienda prevede di utilizzare per le automobili, la quantità di zinco liquido che può essere utilizzata è assai superiore rispetto al materiale presente nell’elettrodo ad aria, incrementando così la densità energetica. In realtà, il sistema opererebbe come una pila a combustibile o come un motore convenzionale, con lo zinco liquido in funzione di combustibile che viene pompato attraverso gli elettrodi ad aria come l’idrogeno nella pila a combustibile o la benzina in un motore a scoppio. Per McDougall le batterie potrebbero addirittura durare dai 2.000 ai 10.000 cicli. E se una componente dovesse cedere – come l’elettrodo ad aria – potrebbe essere sostituito, eliminando la necessità di acquistare una batteria nuova. Come per le pile a combustibile, è possibile che il sistema necessiti di essere accoppiato a un altro tipo di batteria per rispondere prontamente alle accelerazioni o recuperare energia in fase di frenata. Henriksen precisa come altre batterie sperimentali a zinco-aria abbiano già raggiunto i 200 cicli di vita.
Il successo commerciale del modello più convenzionale potrebbe dipendere da altri fattori, quali il confronto con altre batterie sperimentali in termini di energia emessa e il raggiungimento di cicli di vita maggiori. Il nuovo modello a tubi richiederà ancora anni prima di poter essere messo in produzione.