Batteria zinco-iodio: i nanotubi la portano a 10.000 cicli in laboratorio

Un gruppo della Jilin University e del Changchun Institute of Applied Chemistry dell'Accademia cinese delle scienze ha costruito in laboratorio una batteria acquosa zinco-iodio che conserva l'89,34% della capacità iniziale dopo oltre 10.000 cicli di carica e scarica, pari a più di 3.500 ore di funzionamento. Il risultato dipende dal catodo, fatto di nanotubi di carbonio con gruppi ossidrilici (OH) in superficie che trattengono lo iodio e gli impediscono di migrare verso l'anodo.

Lo studio è una comunicazione breve, il formato di poche pagine per risultati rapidi, uscita dopo revisione su Science China Chemistry il 30 luglio 2026. I numeri riportati in questo articolo vengono dal comunicato diffuso il 3 novembre da Science China Press, l'editore della rivista. Si parla di celle da laboratorio e di un piccolo prototipo, senza un prodotto in vista.

Come i gruppi ossidrilici trattengono lo iodio

Al catodo di una batteria zinco-iodio lo iodio passa avanti e indietro tra forma elementare e ioduro. Durante la conversione si forma il triioduro (I₃⁻), uno ione solubile in acqua che tende a staccarsi e a raggiungere lo zinco. È il cosiddetto effetto navetta, che consuma materiale attivo, corrode l'anodo e accorcia la vita della cella.

Il gruppo ha usato catodi autoportanti in nanotubi, cioè elettrodi che stanno in piedi senza supporto metallico, e con la teoria del funzionale della densità (DFT, un metodo di calcolo quantistico per i materiali) ha confrontato nanotubi puri e modificati con gruppi ossidrilici, carbossilici (COOH) e amminici (NH₂). Nei calcoli quelli con OH legano più forte il triioduro, con un'energia di adsorbimento di −7,42 eV. Il catodo reale ha una superficie specifica di circa 1.005 m²/g, che aiuta a confinare lo iodio nei canali dei nanotubi.

Schema della batteria zinco-iodio con catodo in nanotubi modificati con gruppi ossidrilici

Le prove danno una capacità reversibile iniziale di 175,5 mAh/g a una densità di corrente di 1 A/g. A 10 A/g la capacità scende a 120 mAh/g e la cella arriva a 93.400 cicli, ma il comunicato non dice quanta capacità resti alla fine. La spettroscopia Raman durante il funzionamento e quella fotoelettronica a raggi X a fine ciclo mostrano che il triioduro sparisce al termine di ogni carica e scarica.

Cosa manca prima di un uso reale

Il gruppo ha assemblato anche una pouch cell, la cella a busta flessibile usata nell'industria, con 150 mg di iodio. A 1,1 V e 3,612 mA/cm² ha erogato 23,8 mAh e dopo 350 cicli conservava il 91,7% della capacità, su un numero di cicli molto inferiore a quello delle celle piccole.

Dai materiali pubblici mancano i parametri che servono a pesare i 10.000 cicli. Il comunicato non riporta il carico di iodio per cm² nelle celle da laboratorio, la composizione dell'elettrolita né la densità di energia della cella completa. Il carico conta perché i catodi leggeri ciclano più a lungo. Risultati dello stesso ordine esistono già, e quest'anno New Journal of Chemistry ha pubblicato un catodo in cellulosa e nanotubi con l'88,2% di capacità dopo 10.000 cicli.

Le batterie acquose zinco-iodio interessano per l'accumulo stazionario, perché l'elettrolita a base d'acqua non brucia e zinco e iodio sono abbondanti, come accade per le batterie zinco-aria pensate per l'accumulo da rinnovabili. Gli autori propongono la modifica dei gruppi funzionali come metodo per altre batterie acquose a lunga durata. Il comunicato non indica tempi di sviluppo né partner industriali.