Questo metallo potrebbe cambiare le auto elettriche: è più economico del litio, è ovunque e potenzialmente più sicuro

Un nuovo materiale, il magnesio, potrebbe rivoluzionare i veicoli elettrici offrendo un'alternativa più economica, più abbondante e potenzialmente più sicura al litio. Il magnesio si trova quasi ovunque, compresa l'acqua di mare, e le sue proprietà chimiche suggeriscono che potrebbe immagazzinare grandi quantità di energia in uno spazio compatto. Ciò lo ha reso un obiettivo crescente per i ricercatori che cercano alternative alle batterie a base di litio, che attualmente dominano il mercato. L'attrattiva del magnesio risiede principalmente nella sua disponibilità. A differenza del litio, la cui produzione è concentrata in regioni specifiche, il magnesio è uno degli elementi più ampiamente distribuiti sulla Terra.

L'ione magnesio contiene una doppia carica positiva rispetto alla singola carica positiva del litio. Questa caratteristica potrebbe consentire alle batterie al magnesio di immagazzinare più energia per unità di volume, consentendo potenzialmente sistemi di batterie più piccoli ed efficienti.

Un problema importante con le batterie agli ioni di litio è la formazione di dendriti, strutture simili ad aghi che possono perforare il separatore all'interno della batteria, portando a cortocircuiti e rischi di incendio. Il magnesio è considerato meno incline a tali problemi, il che lo rende un candidato interessante per una tecnologia di batteria più sicura. Combinati con minori costi di materie prime e maggiore disponibilità, questi fattori sollevano domande sul perché il magnesio non abbia ancora sostituito il litio nelle applicazioni dei veicoli elettrici tradizionali. Nonostante questi vantaggi, il magnesio presenta significative sfide tecniche.

Il movimento degli ioni di magnesio attraverso i materiali della batteria è più lento di quello degli ioni di litio, il che complica gli sforzi per ottenere tempi di ricarica rapidi e una potenza di uscita elevata. Questa limitazione potrebbe comportare velocità di ricarica più lente e prestazioni ridotte in condizioni esigenti. Inoltre, la compatibilità del magnesio con gli elettroliti rimane un ostacolo critico. I ricercatori stanno cercando materiali che facilitino un trasporto ionico efficiente evitando al contempo interazioni indesiderate che potrebbero portare a corrosione o degrado. Un'altra sfida risiede nel materiale del catodo. Il catodo deve sopportare ripetuti cicli di inserimento e estrazione di ioni di magnesio senza perdere l'integrità strutturale.

Questo requisito ha mantenuto la tecnologia delle batterie al magnesio in gran parte nella fase di ricerca. Studi recenti, tuttavia, hanno mostrato progressi. Un documento pubblicato su Nature Communications evidenzia i progressi nell'affrontare la cinetica di reazione relativa ai polisolfuri di magnesio, un componente chiave in alcuni progetti di batterie a base di magnesio. Mentre questo rappresenta un significativo passo avanti, non conferma ancora la redditività commerciale su larga scala. Le principali aziende automobilistiche, tra cui Toyota, esplorano tecnologie di batterie a base di magnesio da anni. Toyota ha investito pesantemente nella ricerca a lungo termine sulle batterie al magnesio ad alta capacità, anche se nessuna applicazione commerciale nei veicoli è imminente.

Nel frattempo, altri produttori stanno perseguendo diverse strategie per ridurre la dipendenza dal litio. Ad esempio, General Motors e LG Energy Solution stanno sviluppando celle agli ioni di litio ricche di manganese progettate per entrare in produzione di massa entro il 2028. Queste celle mirano a ridurre i costi mantenendo l'affidabilità e le prestazioni delle tecnologie al litio esistenti. È fondamentale distinguere tra magnesio e manganese. Anche se entrambi i materiali sono sempre più discussi nel contesto delle batterie di prossima generazione, rappresentano approcci tecnologici distinti.

Il manganese viene utilizzato per migliorare la stabilità e l'efficacia dei costi delle batterie agli ioni di litio, mentre il magnesio offre una chimica fondamentalmente diversa con una propria serie di sfide e opportunità. Al momento, è improbabile che il magnesio sostituisca il litio nel prossimo futuro. Le batterie agli ioni di litio beneficiano di decenni di sviluppo, infrastrutture di produzione consolidate e caratteristiche di prestazioni ben comprese. Fino a quando la tecnologia al magnesio non potrà superare i suoi attuali limiti e dimostrare una costante prontezza commerciale, il litio rimarrà la scelta dominante per i veicoli elettrici.

Tuttavia, la ricerca in corso suggerisce che il magnesio potrebbe eventualmente svolgere un ruolo significativo nel plasmare il futuro del trasporto sostenibile.