Grazie ad un ingegnoso film elastico alcuni ricercatori hanno creato la prima batteria agli ioni di litio realmente sicura
(Rinnovabili.it) – Arriva direttamente da Stanford la prima batteria al litio in grado di spegnersi in caso di eccessivo surriscaldamento, evitando così incidenti ed esplosioni. Questo tipo di unità di storage è potenzialmente incendiabile a causa di quello che si potrebbe chiamare un difetto intrinseco nella chimica con cui viene realizzata. “La gente ha provato diverse strategie per risolvere il problema degli incendi accidentali nelle batterie agli ioni di litio”, spiega Zhenan Bao, professore di ingegneria chimica all’Università di Stanford. “Noi siamo riusciti a progettare il primo dispositivo che può essere spento e riacceso durante cicli di riscaldamento e raffreddamento ripetuti senza compromettere le prestazioni”.
Una tipica batteria al litio è costituita da due elettrodi e un elettrolita liquido o gel che trasporta le particelle cariche tra loro. Perforazioni, corti circuiti o sovraccarichi della batteria generano calore: se la temperatura raggiunge i 150 gradi Celsius, l’elettrolita potrebbe prendere fuoco e innescare un’esplosione.
Per evitare il problema fino ad oggi la ricerca ha sperimentato diverse soluzioni, come l’aggiunta di ritardanti di fiamma. “Purtroppo, queste tecniche sono irreversibili, e la batteria non è più funzionante dopo di surriscaldamento”, ha aggiunto Yi Cui, professore associato di scienza dei materiali e ingegneria a Stanford e co-autore della ricerca. “Chiaramente, nonostante i numerosi sforzi finora compiuti, la sicurezza della batteria rimane una preoccupazione importante e richiede un nuovo approccio”.
Ed è davvero nuovo il sistema che hanno ideato Cui, Bao e il collega Zheng Chen. I ricercatori hanno impiegato un materiale plastico (già creato in precedenza) con incorporate particelle di nichel dotate di nano punte sporgenti. Per l’esperimento il team ha rivestito le particelle appuntite con grafene e le ha quindi incorporate in un sottile film di polietilene elastico.
“Abbiamo attaccato il film di polietilene ad uno degli elettrodi della batteria in modo tale che la corrente elettrica potesse fluire attraverso di esso”, ha spiegato Chen. “Per condurre elettricità, le particelle appuntite devono toccarsi fisicamente tra loro. Ma durante l’espansione termica, il polietilene si stira, allontanando le particelle e rendendo di conseguenza la pellicola non conduttiva”.
La soluzione si è rivelata un successo: quando i ricercatori hanno riscaldato la batteria ad una temperatura superiore ai 70 °C, il film di polietilene si è espanso rapidamente come un palloncino, causando lo spegnimento del dispositivo. Ma quando la temperatura è scesa sotto i 70 °C, le particelle sono tornate a toccarsi e la batteria ha ricominciato a funzionare. “Rispetto agli approcci precedenti, il nostro progetto fornisce una risposta rapida, affidabile e reversibile che può far sì che la batteria mantenga prestazioni elevate e una maggiore sicurezza”.
Bao e colleghi descrivono la nuova batteria in uno studio pubblicato l’11 gennaio 2016 nella rivista scientifica Nature Energy.
