Batterie strutturali allo zinco: la fibra di carbonio accumula energia

Un gruppo del Deakin Institute for Frontier Materials sta sviluppando compositi capaci di combinare due compiti: sostenere carichi meccanici e immagazzinare energia. La ricerca guidata da Bhagya Dharmasiri punta a integrare un sistema di accumulo allo zinco nella fibra di carbonio, trasformando il materiale strutturale in una parte attiva della batteria.

L'approccio è stato presentato nel 2026 sulla rivista Composites Part B: Engineering da Dharmasiri insieme a James Randall e Luke Henderson. Il lavoro riguarda ancora compositi su scala di laboratorio: il passaggio successivo indicato dal gruppo sarà la realizzazione di componenti ingegneristici nei quali accumulo, prestazioni strutturali, sicurezza e multifunzionalità siano ottimizzati insieme.

Come viene modificata la fibra di carbonio

Nei compositi convenzionali, la fibra di carbonio viene impiegata principalmente per sostenere i carichi mantenendo leggera la struttura. I ricercatori hanno invece sviluppato un processo di modifica elettrochimica della superficie, destinato a ospitare i materiali attivi necessari all'accumulo dell'energia.

Il processo integra sulla fibra zinco elettroattivo e biossido di manganese, preservandone al tempo stesso l'integrità meccanica. Le immagini ottenute tramite microscopia elettronica mostrano i materiali innestati sulla superficie delle fibre.

La valutazione di una batteria strutturale non può quindi basarsi esclusivamente sulla densità energetica. Come sottolinea Dharmasiri, il materiale deve svolgere contemporaneamente una funzione portante e una funzione di accumulo: le sue prestazioni vanno considerate rispetto al contributo fornito all'intera struttura.

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Il ruolo dello zinco e il confronto con il litio

Lo zinco immagazzina meno energia del litio, ma può essere associato a elettroliti a base d'acqua, riducendo la dipendenza da componenti infiammabili. Viene inoltre descritto come un materiale abbondante e riciclabile, caratteristiche considerate dal gruppo nella ricerca di batterie strutturali orientate alla sicurezza e alla sostenibilità.

Dharmasiri precisa che il litio resta una tecnologia importante per l'accumulo e che esistono più percorsi per rendere questi sistemi più sicuri. Le batterie agli ioni di litio possono fornire molta energia, ma se gestite in modo scorretto presentano rischi di incendio o rilascio di gas tossici. Lo zinco viene quindi studiato come opzione complementare, non come sostituto già pronto per l'impiego.

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Dai campioni di laboratorio ai componenti ingegneristici

Il gruppo intende portare il metodo oltre la scala di laboratorio e applicarlo a componenti destinati a settori nei quali il peso è un parametro rilevante, come veicoli elettrici, aerospazio e difesa. Secondo le prospettive illustrate dai ricercatori, ridurre il numero e il peso degli elementi separati potrebbe consentire mezzi più leggeri, con maggiore autonomia, durata operativa e funzionalità.

L'obiettivo a lungo termine non riguarda soltanto l'accumulo. Dharmasiri ritiene che una stessa struttura potrebbe potenzialmente immagazzinare energia, rilevare danni e offrire protezione elettromagnetica. Si tratta tuttavia di funzioni indicate come sviluppo possibile: il lavoro presentato riguarda la modifica superficiale della fibra di carbonio e l'integrazione dei materiali elettroattivi, mantenendo la capacità del composito di svolgere il proprio compito meccanico.

Una domanda per voi

Quale funzione dovrebbe avere la priorità nello sviluppo di una batteria strutturale: accumulo energetico, resistenza meccanica o sicurezza?

Nota sulla redazione: questo articolo è stato realizzato con il supporto di EVA AI.