REALIZZATA BATTERIA ETERNA?

Immagine - il dott. Reginald Penner chimico presso la University of California Irvine e la dott.ssa Mya Le Thai (nella foto sullo sfondo) hanno sviluppato una tecnologia basata su nanofili che potenzialmente permette di ricaricare le batterie agli ioni di litio centinaia di migliaia di volte. Credits: Steve Zylius / UCI

 

 

 

 

Quando si parla delle attività che riguardano il lavoro in laboratorio gli incidenti non rappresentano mai qualcosa di positivo tuttavia, un evento fortuito ha portato alcuni chimici a scoprire un sistema che potrebbe estendere la durata del ciclo di vita delle batterie fino a 400 volte in più rispetto alle migliori batterie attualmente presenti sul mercato.

Prestazioni da record del nuovo sistema
Ovviamente la nuova batteria ha ancora bisogno di essere ricaricata tuttavia, la grande differenza con le attuali batterie è rappresentata dal fatto che le prestazioni restano elevate per oltre 200.000 cicli di carica, si tratta cioé dell’intero ciclo di vita d’uso dei dispositivi elettronici quali telefoni, computer, automobili e persino veicoli spaziali. Stiamo parlando quindi di un periodo di tempo molto più lungo del ciclo di vita delle attuali batterie al litio.

Come funziona questa nuova tecnologia?
La parte fortuita dell’evento è rappresentata dal fatto che i ricercatori ancora non hanno compreso esattamente in che modo funziona il sistema. «Abbiamo iniziato a fare esperimenti sugli elementi e abbiamo capito che con il trascorrere del tempo non si esaurivano,» scrive Reginald Penner ricercatore presso la University of California, Irvine. «Non abbiamo ancora capito come funziona il processo alla base di queste nuove batterie.»

Invece del litio, le nuove batterie immagazzinano l’elettricità nei nanofili d’oro.

Lo scopo originario dell’esperimento era semplicemente quello di realizzare una batteria a stato solido utilizzando un elettrolita in gel al posto di un elettrolita liquido, le batterie al litio contengono un elettrolita liquido che le rende sensibili alla temperatura ed estremamente infiammabili.

Gli esperimenti con i nanofili d’oro
Ma quando i ricercatori hanno iniziato a effettuare gli esperimenti con i nanofili d’oro sospesi in questo elettrolita gel, hanno scoperto che tale sistema era incredibilmente durevole nel tempo. Molto più resistente di qualsiasi altro sistema di batterie attualmente in uso. I nanofili d’oro sono migliaia di volte più sottili di un capello umano e non è la prima volta che vengono utilizzati per immagazzinare elettricità. Tuttavia questi sistemi erano considerati fragili e inclini alla rottura.

L’elemento chiave della nuova tecnologia
L’aggiunta dell’elettrolita in gel da parte della dott.ssa Mya Le Thai sembra aver fatto la differenza, così come il rivestimento dei nanofili in ossido di manganese. «Mya stava proprio lavorando proprio all’uso di un elettrolita diverso e ha ricoperto tutto l’insieme dei nanofili con uno strato di gel molto sottile, subito dopo ha fatto partire un ciclo di carica» scrive Penner. «Mya ha scoperto che utilizzando semplicemente questo gel era possibile ricaricare la batteria centinaia di migliaia di volte senza perdere capacità».

«Si tratta di una cosa pazzesca,» ha aggiunto Penner, «poiché questi elementi tipicamente si esauriscono in modo drammatico dopo 5.000, 6.000 o 7.000 cicli al massimo.» Ad ogni ciclo di ricarica le normali batterie perdono efficienza, in altre parole più le batterie vengono ricaricate e meno diventano efficienti. Dopo poche centinaia di cicli di carica generalmente le batterie riescono ad immagazzinare solo una piccola quantità di carica (chiunque possiede un computer portatile o un telefono cellulare conosce bene questo fenomeno).

 

 

200.000 cicli di ricarica con una perdita di capacità trascurabile
Gli esperimenti di laboratorio hanno mostrato che il nuovo sistema potrebbe sopportare 200.000 cicli di carica per un periodo di oltre tre mesi perdendo solo il 5 per cento della sua capacità totale. Il team sottolinea che quello che è stato realizzato non è ancora una batteria e non esiste alcuna garanzia che l’efficienza mostrata in laboratorio verrà mantenuta nel momento in cui si proverà a realizzare su scala industriale delle batterie vere e proprie (per alimentare ad esempio telefoni o computer portatili).

I difetti e le sfide da risolvere per rendere la tecnologia utile per applicazioni reali

L’altra cattiva notizia è che il materiale adoperato in laboratorio è molto costoso a prescindere da quanto piccoli siano i nanofili. Per tale motivo il team sta sperimentando l’utilizzo del nichel al posto dell’oro per verificare se è possibile ottenere risultati simili. Inoltre bisogna ancora capire esattamente perché il sistema funziona così bene. Non appena i ricercatori comprenderanno il funzionamento del processo probabilmente saranno in grado di ottimizzare il sistema per renderlo più pratico e conveniente per applicazioni reali. In un ipotetico scenario i ricercatori potrebbero anche essere in grado di far durare le batterie ancora più a lungo. Anche se, già riuscire a far durare una batteria al massimo delle prestazioni per il suo intero ciclo di vita, sarebbe già più che sufficiente.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Energy Letters

lswn.it

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