Uno studio del Politecnico di Milano apre nuove prospettive per le batterie agli ioni fluoruro. Il materiale funziona a temperatura ambiente e potrebbe contribuire a sviluppare sistemi di accumulo più sicuri e con maggiore autonomia
Le batterie senza litio fanno un passo avanti grazie a una ricerca del Politecnico di Milano. Un gruppo del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta” ha sviluppato una membrana polimerica in gel quasi solido capace di favorire il trasporto degli ioni fluoruro a temperatura ambiente.
Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica Energy Storage Materials, affronta uno degli ostacoli allo sviluppo di questa tecnologia: ottenere un elettrolita che consenta agli ioni di muoversi efficacemente senza dover riscaldare la batteria.
Le prospettive riguardano la sicurezza e la possibilità di immagazzinare più energia a parità di peso. Il risultato riguarda però un materiale sperimentale e le sue prove di laboratorio: l’impiego in automobili o grandi impianti di accumulo richiederà ulteriori sviluppi.
Come funzionano le batterie agli ioni fluoruro
Nelle batterie agli ioni fluoruro, il trasporto della carica all’interno della cella è affidato agli ioni fluoruro, particelle con carica negativa. L’elettrolita è il materiale che ne permette il movimento tra gli elettrodi durante il funzionamento.
Il gruppo milanese ha realizzato una membrana che combina una struttura polimerica con una componente liquida. Questa configurazione quasi solida favorisce il trasporto ionico, mantenendo la consistenza di un gel.
La ricerca ha integrato chimica, ingegneria dei materiali, elettrochimica e simulazioni molecolari. Il coordinamento è di Maurizio Sansotera, responsabile del laboratorio Fluoritech. Luca Magagnin, responsabile del Surface Engineering and Electrochemistry Laboratory, ha curato la caratterizzazione elettrochimica; Giuseppina Raffaini ha contribuito a chiarire i meccanismi di trasporto attraverso la dinamica molecolare. Il primo autore dello studio è Federico Maria Scesa.
Una membrana non infiammabile per migliorare la sicurezza
Tra le caratteristiche evidenziate dai ricercatori c’è la non infiammabilità della membrana polimerica, un aspetto di interesse per lo sviluppo di nuovi sistemi di accumulo.
Nelle dichiarazioni riportate dall’Agenzia Nova, Sansotera collega questa proprietà alle esigenze della transizione energetica: l’elettricità prodotta dalle rinnovabili deve poter essere conservata per essere utilizzata quando la domanda aumenta o la produzione diminuisce.
Una membrana non infiammabile può contribuire a ridurre il rischio di incendio. La sicurezza di una futura batteria completa andrà comunque verificata considerando tutti i componenti e le condizioni di utilizzo.
Maggiore autonomia: che cosa significa il riferimento ai 600 Wh/kg
Un altro elemento di interesse è il potenziale energetico delle batterie agli ioni fluoruro. Nelle dichiarazioni diffuse dall’agenzia, Magagnin indica una densità energetica teorica di circa 600 wattora per chilogrammo, confrontandola con valori indicativi di 150–250 Wh/kg per batterie agli ioni di litio standard.
Il wattora per chilogrammo esprime quanta energia può essere immagazzinata rispetto al peso. Una densità superiore potrebbe quindi consentire batterie più leggere oppure, a parità di massa, una maggiore autonomia.
È in questa prospettiva che il ricercatore richiama la possibilità di percorrere il doppio dei chilometri con un’auto elettrica. Si tratta di un potenziale da sviluppare e verificare, non dell’autonomia già misurata su un veicolo.
Il riferimento alla “durata doppia” riguarda dunque l’energia disponibile tra due ricariche: non dimostra che la batteria abbia una vita utile doppia o sopporti il doppio dei cicli.
Che cosa hanno dimostrato i test a temperatura ambiente
Il lavoro scientifico riporta una conducibilità ionica fino a 1,3 × 10⁻³ siemens per centimetro a temperatura ambiente. Le prove in piccole celle a bottone hanno mostrato un comportamento reversibile per oltre 50 cicli, utilizzando elettrodi di riferimento a base di piombo e fluoruro di piombo.
Sono risultati che documentano il funzionamento dell’elettrolita nella configurazione sperimentale studiata. Non equivalgono ancora alle prestazioni di una batteria commerciale.
Come sottolinea Raffaini, consentire il trasporto degli ioni già a temperatura ambiente permette di evitare l’energia necessaria al preriscaldamento richiesto da altre configurazioni.
Dalle energie rinnovabili ai trasporti: le possibili applicazioni
Le applicazioni prospettate comprendono accumulo per le energie rinnovabili, mobilità elettrica, droni, satelliti e aeromobili. Sono settori nei quali sicurezza, peso e autonomia incidono sulle possibilità di utilizzo delle batterie.
Anche la disponibilità delle materie prime è un tema centrale: l’impiego di un elemento abbondante come il fluoro potrebbe contribuire a diversificare le tecnologie di accumulo. La sostenibilità complessiva dipenderà però anche dai materiali degli elettrodi, dalla produzione e dalla gestione a fine vita.
Il passaggio successivo sarà verificare quanto il risultato ottenuto sull’elettrolita possa tradursi in celle complete con prestazioni adeguate alle diverse applicazioni.
Pubblicazione scientifica: Federico Maria Scesa e colleghi, Toward room temperature fluoride-ion batteries: quaternary ammonium-bearing fluoride-exchange membrane as a quasi-solid polymer electrolyte, Energy Storage Materials, 2026. DOI: 10.1016/j.ensm.2026.105410.
