Batterie a flusso in ferro: addio al litio?

I litio e tutti gli altri

Alla base della maggior parte delle batterie ricaricabili moderne, il litio vanta un’altissima densità energetica, è leggero e ha una buona efficienza. Ma è anche costoso, legato a filiere concentrate e non sempre semplice da estrarre in modo sostenibile. Perché allora non sostituirlo? Il tentativo è in corso da anni, ma più che di una sostituzione totale si parla di alternative per usi diversi. Accanto alla classica batteria al piombo, ancora oggi utilizzata nelle auto tradizionali per l’avviamento, ci sono ad esempio le batterie al nichel-metallo idruro impiegate ad esempio nelle ibride di prima generazione come la Toyota Prius e più recenti soluzioni al sodio-ione, al magnesio o all’alluminio, ancora in fase di sviluppo ma considerate promettenti per ridurre la dipendenza dal litio.

Batterie a flusso

A queste si aggiunge un’altra famiglia completamente diversa: le batterie a flusso. Non si tratta di un’evoluzione del litio né di una tecnologia destinata alla mobilità, ma di un sistema pensato esclusivamente per l’accumulo stazionario. A differenza delle soluzioni ricordate sopra, in questo caso l’energia non è immagazzinata in elettrodi solidi, ma in elettroliti liquidi contenuti in serbatoi esterni. 

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Il funzionamento è (relativamente) semplice nel principio ma complesso nella realizzazione: i liquidi vengono fatti circolare in una cella elettrochimica dove avvengono le reazioni di carica e scarica. Il vantaggio principale è la separazione tra potenza e capacità: aumentando i serbatoi si aumenta l’energia immagazzinabile, senza modificare la cella. Il risultato è una tecnologia con caratteristiche molto particolari: durata elevatissima (anche oltre 10.000 cicli), degrado minimo nel tempo e un livello di sicurezza molto alto, con rischio praticamente nullo di incendi. Di contro, la densità energetica è bassa, gli impianti sono ingombranti e complessi, e i costi iniziali restano elevati. Ovviamente, non sono “trasportabili” e, quindi, non sono adatte a smartphone, auto o moto, ma trovano applicazione esclusivamente nei sistemi energetici fissi. Si tratta comunque di una tecnologia centrale anche per ciò che riguarda la mobilità e, in generale, l’elettrificazione, dato che permettono di accumulare grandi quantità di energia prodotta da solare ed eolico e rilasciarla quando serve, stabilizzando la rete. Tra quelle a flusso le più diffuse oggi sono le batterie a flusso redox al vanadio, ma la ricerca sta spingendo verso soluzioni ancora più economiche e sostenibili.

Batterie a flusso interamente in ferro

Tra queste, una delle più promettenti è rappresentata dalle batterie a flusso interamente in ferro, metallo quest’ultimo estremamente più abbondante del vanadio e, quind, anche molto meno costoso. Un passo in avanti arriva da una recente ricerca dell’Istituto di Ricerca sui Metalli dell’Accademia Cinese delle Scienze, dove un team di scienziati ha lavorato sul miglioramento della stabilità delle batterie a flusso al ferro, uno dei punti critici che fino ad oggi ne ha limitato lo sviluppo. Il problema “storico” di queste celle è infatti la tendenza dell’elettrolita a degradarsi o a generare instabilità sul lato negativo, con perdita di prestazioni nel tempo. La ricerca cinese interviene proprio su questo aspetto, lavorando sulla struttura chimica dell’elettrolita per renderlo più stabile e resistente alle reazioni indesiderate. 
Nei test di laboratorio il sistema ha mostrato una stabilità su migliaia di cicli e un’elevata efficienza, segnando un progresso importante per una tecnologia che punta a un obiettivo molto chiaro: l’accumulo su larga scala a basso costo per supportare la rete elettrica del futuro. Non si tratta quindi di una tecnologia destinata a sostituire il litio nelle moto o nelle auto elettriche, ma di una possibile alternativa nei grandi sistemi energetici, dove peso e volume non sono un limite, ma dove contano soprattutto costo, durata e sostenibilità. 

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