Una batteria che dura fino a 16 anni: la rivoluzione dalla Cina ci farà dire addio al litio?

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• Ricercatori cinesi hanno sviluppato un elettrolita per batterie a flusso interamente a base di ferro, pensato per lo stoccaggio stazionario.
• La nuova chimica ha superato oltre 6.000 cicli con efficienza elevata, suggerendo fino a 16 anni di uso quotidiano senza decadimenti.
• Nonostante il potenziale di costi inferiori e maggiore sicurezza, la tecnologia resta in laboratorio e serve verifica su impianti reali.

Una batteria basata sul ferro potrebbe rendere più economico lo stoccaggio dell’energia rinnovabile e ridurre la dipendenza dal litio. Il risultato arriva dalla Cina, dove un gruppo di ricercatori dell’Institute of Metal Research della Chinese Academy of Sciences ha sviluppato un nuovo elettrolita per batterie a flusso “all-iron”, cioè interamente basate su composti del ferro.

La ricerca riguarda un settore decisivo: l’accumulo su larga scala dell’energia prodotta da fonti rinnovabili. Solare ed eolico, infatti, non generano elettricità in modo costante. Per questo motivo servono sistemi capaci di immagazzinare energia nei momenti di maggiore produzione e restituirla alla rete quando la domanda aumenta.

• Come funziona una batteria a flusso al ferro
• Oltre 6.000 cicli senza perdita misurabile
• Perché non è ancora una tecnologia pronta per il mercato?

Come funziona una batteria a flusso al ferro

Le batterie a flusso funzionano in modo diverso rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio. L’energia non viene conservata all’interno di celle compatte, ma in elettroliti liquidi contenuti in serbatoi esterni. Durante le fasi di carica e scarica, questi liquidi vengono pompati attraverso una cella elettrochimica.

Questa architettura le rende particolarmente interessanti per gli impianti stazionari. Aumentare la capacità, infatti, può significare semplicemente utilizzare serbatoi più grandi, senza riprogettare completamente la struttura della batteria. È un vantaggio importante per reti elettriche e impianti industriali, dove peso e dimensioni incidono meno rispetto a durata operativa e costi.

Il ferro offre inoltre un ulteriore vantaggio: è molto più abbondante del litio e, come materia prima, costa oltre 80 volte meno. Questo non significa che una batteria al ferro finita costi automaticamente 80 volte meno di una al litio, perché entrano in gioco anche altri componenti e processi produttivi. Resta però significativo il divario nel costo dei materiali, uno degli aspetti centrali di questa ricerca.

Oltre 6.000 cicli senza perdita misurabile

Il principale limite delle batterie a flusso al ferro è stato finora la stabilità. I materiali attivi, infatti, possono degradarsi oppure attraversare la membrana interna, riducendo progressivamente l’efficienza del sistema.

Il team cinese ha affrontato il problema intervenendo sulla struttura molecolare dell’elettrolita negativo. I ricercatori hanno sintetizzato 11 complessi del ferro partendo da 12 ligandi organici, individuando in uno di questi il candidato più stabile. La sua struttura particolarmente ingombrante protegge il centro del ferro, mentre i gruppi con carica negativa aiutano a limitare le reazioni indesiderate e il passaggio di materiale attraverso la membrana.

Nei test, la batteria ha superato i 6.000 cicli di carica e scarica a 80 mA cm⁻² senza mostrare decadimenti misurabili della capacità. L’efficienza coulombica media registrata è stata del 99,4%. In condizioni di maggiore richiesta elettrica, il sistema ha raggiunto una densità di potenza di picco pari a 392,1 mW cm⁻², mantenendo un’efficienza energetica del 78,5%.

Secondo i ricercatori, 6.000 cicli equivalgono a oltre 16 anni di utilizzo quotidiano senza perdite misurabili di capacità.

Perché non è ancora una tecnologia pronta per il mercato?

Il risultato appare promettente, ma resta confinato alla fase di laboratorio. Al momento non risultano annunciati progetti pilota né una roadmap produttiva. La verifica in condizioni reali sarà quindi decisiva per capire se la chimica sviluppata riuscirà a mantenere le stesse prestazioni anche in impianti di grandi dimensioni.

Il vantaggio rispetto al litio riguarda soprattutto lo stoccaggio stazionario. Le batterie al ferro non puntano infatti a sostituire quelle agli ioni di litio nei dispositivi portatili o nei veicoli elettrici, dove la densità energetica continua a rappresentare un fattore determinante. Il loro possibile campo d’applicazione è quello della rete elettrica.

C’è poi il tema della sicurezza. Gli elettroliti a base acquosa non presentano il rischio di infiammabilità associato ai solventi organici utilizzati nelle batterie agli ioni di litio. Negli impianti su larga scala, questo potrebbe semplificare anche la gestione del rischio.

La scoperta cinese, pubblicata su Advanced Energy Materials, non chiude dunque la partita con il litio. Indica però una possibile strada per rendere più sostenibile e meno costoso l’accumulo dell’energia rinnovabile, uno dei temi centrali della transizione energetica.