Una ricerca dell’Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong ha segnato un passo fondamentale verso un futuro energetico più sostenibile. Gli scienziati hanno sviluppato una batteria agli ioni di calcio ad alte prestazioni, proponendola come una valida opzione per sostituire la tecnologia basata sul litio.
Il nuovo prototipo ha dimostrato una notevole capacità specifica e una durata eccezionale, mantenendo oltre il 74% della sua efficienza iniziale dopo mille cicli di carica e scarica. Il successo si deve all’ideazione e all’impiego di un innovativo elettrolita quasi allo stato solido.
Le batterie ricaricabili basate sul calcio non sono una novità assoluta, ma finora avevano incontrato ostacoli insormontabili. Il calcio è il quinto elemento più abbondante sulla crosta terrestre, una risorsa economica e diffusa che, in teoria, offre capacità volumetriche paragonabili a quelle del litio.
Il suo principale punto debole risiedeva nella scarsa mobilità degli ioni Ca2+ all’interno degli elettroliti tradizionali, un fattore che degradava rapidamente le prestazioni. Inoltre, l’uso di elettroliti liquidi causava la dissoluzione dei materiali di anodo e catodo, compromettendo la stabilità dell’intera cella.
Per superare queste difficoltà, il team di Hong Kong ha abbandonato i componenti liquidi a favore di strutture organiche covalenti (COF), polimeri cristallini porosi e ordinati. Questi materiali sono stati progettati per funzionare come “binari” elettrochimici, capaci di guidare con efficienza gli ioni calcio.
Per attivare questo meccanismo, i ricercatori hanno impregnato i cristalli di COF con un solvente specifico, che ha permesso di sciogliere il sale di calcio e di farlo fluire ordinatamente all’interno dei canali della struttura. Si è così ottenuto un elettrolita quasi allo stato solido con caratteristiche rivoluzionarie.
I test hanno confermato l’efficacia dell’approccio. L’elettrolita ha registrato una conduttività ionica di 0,46 mS/cm e un’elevata capacità di trasporto degli ioni a temperatura ambiente, valori molto promettenti per questa tecnologia. La cella completa assemblata con questo sistema ha raggiunto una capacità specifica reversibile di 155,9 mAh/g.
Ancora più importante è il dato sulla longevità: la batteria ha conservato il 74,6% della sua capacità iniziale anche dopo 1.000 cicli, dimostrando una stabilità senza precedenti per questa categoria di accumulatori.
Il professor Yoonseob Kim, a capo del team di ricerca, ha sottolineato il potenziale trasformativo di questa scoperta. “Sfruttando le proprietà uniche delle strutture organiche covalenti, abbiamo compiuto un passo significativo verso la realizzazione di soluzioni di accumulo di energia ad alte prestazioni”, ha dichiarato. Questo progresso tecnologico potrà soddisfare le crescenti esigenze di un futuro più verde, aprendo la strada a sistemi di stoccaggio energetico più economici e sicuri.
