Ricercatori della City University di Hong Kong e della Southern University of Science and Technology hanno sviluppato una nuova batteria ad acqua con prestazioni record. Il prototipo, descritto su Nature Communications, usa un elettrolita a pH neutro che ha permesso di raggiungere 120.000 cicli di carica-scarica.
Questa stabilità si traduce in una durata teorica di oltre 300 anni con un utilizzo quotidiano. L’innovazione apre la strada a sistemi di accumulo più sicuri e sostenibili, eliminando l’uso di acidi corrosivi.
Le batterie acquose tradizionali soffrono di un limite strutturale. Impiegano elettroliti fortemente acidi o alcalini, che innescano reazioni chimiche indesiderate all’interno del dispositivo, degradandone i materiali.
Queste reazioni, come l’evoluzione di idrogeno, compromettono la durata e complicano lo smaltimento, aumentando i rischi ambientali a fine vita.
Il team di ricerca ha superato l’ostacolo con una soluzione acquosa neutra (pH 7.0) composta da sali di magnesio e calcio, composti economici, abbondanti e non tossici.
Mantenere un ambiente chimico neutro impedisce la corrosione e stabilizza l’interfaccia tra elettrolita ed elettrodi. Gli ioni bivalenti di magnesio e calcio hanno inoltre garantito una reversibilità elettrochimica superiore.
L’innovazione riguarda anche l’elettrodo negativo, che non è metallico ma basato su un polimero organico covalente (Hex-TADD-COP). Questo materiale agisce come una “spugna chimica” con una struttura porosa che immagazzina e rilascia carica.
La sua architettura facilita il movimento degli ioni, mentre l’elettrodo positivo si basa su un analogo del Blu di Prussia, noto per la sua stabilità.
I test hanno confermato prestazioni eccezionali. La batteria ha mantenuto la sua capacità quasi inalterata per 120.000 cicli, un risultato nettamente superiore a quello delle batterie acquose convenzionali, che si fermano a poche migliaia di cicli.
La capacità specifica ha raggiunto 112,8 mAh/g, mentre l’energia specifica del sistema si attesta tra 40,8 e 48,3 Wh/kg.
I vantaggi ambientali sono evidenti: l’assenza di acidi e metalli pesanti rende la tecnologia più sicura e sostenibile, semplificando il riciclo in ottica di economia circolare.
La sfida principale resta la densità energetica volumetrica, ancora inferiore a quella delle batterie agli ioni di litio. I prossimi passi si concentreranno sul miglioramento dell’accumulo per unità di volume e sulla scalabilità industriale.
