Le batterie al magnesio allo stato solido potrebbero aver fatto il salto che tutti aspettavano. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Tohoku, in Giappone, ha messo a punto una tecnologia che riesce ad aumentare la durata di queste celle fino a 400 volte rispetto ai sistemi tradizionali basati su magnesio puro. Un risultato che, se confermato su scala più ampia, potrebbe cambiare parecchie carte in tavola nel mondo dello stoccaggio energetico, soprattutto in un momento storico in cui sia l’industria automobilistica sia il settore tech cercano disperatamente alternative più sicure, più economiche e più longeve rispetto alle classiche batterie agli ioni di litio.
Il motivo per cui le batterie al magnesio vengono studiate con tanto interesse è presto detto. Intanto, gli elettroliti solidi che utilizzano al posto dei liquidi infiammabili riducono drasticamente il rischio di incendi e surriscaldamenti. Poi c’è la questione delle materie prime: il magnesio è molto più abbondante e costa meno del litio, il che in prospettiva potrebbe abbassare sensibilmente i costi di produzione. Il problema, però, è sempre stato lo stesso: la stabilità interna delle celle. Le reazioni chimiche tra i materiali tendono a degradare le prestazioni in fretta durante i cicli di carica e scarica, rendendo queste batterie poco pratiche per un uso reale e prolungato.
La lega magnesio e stagno che cambia le regole del gioco
Ed è proprio qui che entra in scena il lavoro del team guidato dal ricercatore Hao Li. Invece di provare a eliminare del tutto le reazioni interne considerate dannose, il gruppo ha preso una strada diversa: ha sviluppato una lega di magnesio e stagno pensata per controllare quelle reazioni e renderle più stabili. Il composto chiave si chiama Mg₂Sn, e nei test ha dimostrato di migliorare contemporaneamente la stabilità dell’interfaccia interna, il trasporto degli ioni, l’efficienza durante la ricarica e, naturalmente, la durata complessiva della batteria.
I numeri parlano abbastanza chiaro. Le celle sperimentali hanno funzionato in modo stabile per oltre 1.300 ore, con una durata di ciclo che supera di 400 volte quella delle tradizionali batterie al magnesio puro. Per una tecnologia che fino a poco tempo fa soffriva di un deterioramento interno rapidissimo, è un miglioramento che fa impressione. I ricercatori hanno anche testato diverse combinazioni di leghe e materiali per individuare il miglior equilibrio possibile tra reattività chimica e movimento degli ioni all’interno della cella.
Quando il difetto diventa un punto di forza
C’è un aspetto di questa ricerca che vale la pena sottolineare, perché rappresenta un vero cambio di mentalità nella progettazione delle batterie allo stato solido. Fino ad oggi, le reazioni che avvengono alle interfacce tra i diversi materiali venivano considerate un difetto, qualcosa da eliminare o quantomeno da contenere il più possibile. Lo studio dell’Università di Tohoku suggerisce invece che, se gestite nel modo giusto, queste interazioni possono trasformarsi in un vantaggio concreto, capace di migliorare sia la stabilità sia la durata. Un principio che potrebbe trovare applicazione anche oltre il campo specifico delle batterie al magnesio.
Le batterie allo stato solido restano una delle tecnologie considerate decisive per la prossima generazione di auto elettriche e dispositivi elettronici. Molti sistemi sperimentali continuano però a soffrire di degradazione interna, resistenza alle interfacce e perdita di efficienza nel tempo. La ricerca giapponese indica che il futuro potrebbe non dipendere solo dalla scoperta di materiali più performanti, ma anche dalla capacità di gestire meglio i processi chimici che avvengono dentro le celle. Se questi risultati verranno replicati anche a livello industriale, la strada verso batterie più sicure, più economiche e soprattutto molto più longeve potrebbe essere più vicina di quanto si pensasse.
