Batterie al litio, il design le rende “super”

Grappoli di silicio tra fogli di grafene nano forati. Questa la ricetta “segreta” sperimentata dalla Northwestern University

(Rinnovabili.it) – Immaginate una batteria di cellulare in grado di rimanere carica per più di una settimana con soli 15 minuti di plug-in. Questo sistema di stoccaggio potrebbe essere più vicino alla realtà di quanto non si pensi grazie all’ultima ricerca sfornata dai laboratori della Northwestern University. Un team di ingegneri è riuscito a realizzare un elettrodo per batterie agli ioni di litio che permette al dispositivo di rimanere in funzione per un tempo fino a 10 volte superiore rispetto alla tecnologia attuale, velocizzando per giunta l’azione di ricarica.

I ricercatori hanno unito due approcci di ingegneria chimica per affrontare due delle principali limitazioni in un colpo solo e sono convinti che la nuova tecnologia possa essere introdotta sul mercato dei cellulari e iPod addirittura tra tre-cinque anni. “Abbiamo trovato un modo per prolungare di dieci volte la durata della carica di una nuova batteria agli ioni di litio”, ha spiegato Harold H. Kung, autore principale dello studio. “Anche dopo 150 cariche, corrispondenti a circa un anno o più di funzionamento, il dispositivo è ancora cinque volte più efficace di quelli che troviamo oggi sul mercato”. Per aumentare la capacità, gli attuali indirizzi di ricerca stanno già sperimentando la sostituzione del grafene dell’anodo con silicio che, come contro però, presenta l’inconveniente di espandersi e contrarsi rapidamente durante il processo di ricarica. In questo modo la batteria perde la sua capacità di ricarica in tempi relativamente brevi.

Il team di ricerca, in primo luogo, ha stabilizzato il silicio per mantenere la massima capacità di carica, intramezzando grappoli di silicio con fogli di grafene. “Ora abbiamo il meglio delle due modalità”, ha commentato Kung. “Abbiamo una densità energetica molto più alta grazie al silicio, mentre il design a sandwich riduce la perdita di capacità”. La Squadra di Kung ha, inoltre, utilizzato un processo di ossidazione chimica per creare minuscoli fori (da 10 a 20 nanometri) nei fogli di grafene in maniera tale da concedere gli ioni di litio una sorta di “scorciatoia” all’interno dell’anodo. Ciò ha ridotto di 10 volte il tempo necessario per la ricarica. Il lavoro è stato pubblicato in questi giorni dalla rivista Advanced Energy Materials.