I ricercatori della Deakin University, in Australia, sono riusciti a utilizzare polimeri industriali comuni per creare elettroliti solidi, aprendo la porta a batterie al litio che non rischiano di esplodere o prendere fuoco
Batterie allo stato solido più economiche per l’elettronica di domani
(Rinnovabili.it) – La storia dell’elettronica portatile offre più di un caso di batterie al litio che si trasformano in vere minacce per la sicurezza degli utenti. Il problema con la tradizionale tecnologia a ioni di litio sta nella cosiddetta thermal runway (fuga termica), una serie di reazioni a catena inarrestabili che possono portare anche all’esplosione dei prodotti. Questo succede perché le batterie agli ioni di litio hanno un intervallo di temperatura di funzionamento ben preciso che ne garantisce la sicurezza. Un surriscaldamento oltre tale limite porta la temperatura ad aumentare ulteriormente e rapidamente e l’energia immagazzinata nella batteria viene improvvisamente rilasciata.
Una delle soluzioni al problema è rappresentata dalla tecnologia allo stato solido. Come è facile intuire dal nome, le batterie allo stato solido impiegano elettroliti solidi in ceramica, vetro o solfuri, al posto di gel o polimeri liquidi. Non si tratta di una novità per il mercato dell’accumulo: soluzioni di questo tipo sono già impiegate da tempo in pacemaker, RFID o dispositivi indossabili. Sono potenzialmente più sicure, con densità di energia più elevate, ma con un costo molto più alto.
Un “difetto”, quello economico, che la Deakin University, in Australia, è convinta di aver risolto. Qui, infatti, un gruppo di scienziati ha realizzato delle nuove batterie allo stato solido utilizzando materiali polimerici già esistenti in commercio; il che significa che la formulazione potrebbe essere applicata alla produzione su larga scala con poche difficoltà.
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“Questo studio può sostenere un lavoro molto significativo per migliorare le batterie in due punti chiave”, ha spiegato Xiaoen Wang, uno degli autori della ricerca. “I nostri risultati suggeriscono che le batterie di prossima generazione saranno molto più sicure e avranno prestazioni eccezionalmente migliori”.
Nel dettaglio, il team ha sperimentato un nuovo elettrolita polimerico solido che consente di utilizzare un anodo al litio metallico. Una soluzione che potrebbe permettere alle future batterie di durare il doppio di quanto non facciano attualmente con una sola carica. “In alternativa, potrebbero raggiungere la metà delle loro dimensioni e peso senza compromettere i tempi di prestazione”. “Abbiamo reinventato il modo in cui il polimero interagisce con il sale di litio, rimuovendo le proprietà normalmente altamente infiammabili delle tradizionali batterie al litio“, hanno dichiarato gli scienziati
Il team ha dimostrato i propri risultati con batterie a bottone, simili per dimensioni alle pile degli orologi, ma il passo successivo sarà quello di ridimensionarle per applicazioni più grandi, come ad esempio un telefono cellulare. “Tutti i prodotti che abbiamo utilizzato per rendere questo processo più sicuro esistono già sul mercato. I polimeri sono stati utilizzati come conduttori nelle batterie per oltre 50 anni, ma siamo i primi a utilizzarne uno già esistente sul mercato ma in modo migliorato”. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista scientifica Joule (testo in inglese).
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