Impermeabile, adattabile ed estensibile: queste le caratteristiche della batteria allo zinco flessibile creata da un gruppo di scienziati. Anche se tagliata, continua funzionare
Nasce la batteria a filo che puoi allungare, tagliare e persino lavare
(Rinnovabili.it) – La ricerca sull’elettronica indossabile di prossima generazione è uno dei settori scientifici che sta stimolando maggiormente la fantasia di chimici e ingegneri. Riuscire a creare generatori e sistemi d’accumulo leggeri e flessibili, da integrare direttamente nel tessuto, apre le porte a un futuro di abiti energetici multifunzione. Ma per riuscirvi è necessario creare un dispositivo che sia deformabile, duraturo e versatile al tempo stesso, senza perdite o inefficienze. Gli ultimi passi avanti del comparto arrivano oggi dall’Università di Hong Kong: qui un gruppo di ricercatori, guidato dallo scienziato dei materiali Chunyi Zhi, ha creato una speciale batteria a filo ricaricabile che può essere letteralmente lavorata a maglia.
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Lo studio è stato pubblicato in questi giorni sulla rivista ACS Nano, riportando i dati su efficienza stabilità e persino “cucibilità”. L’obiettivo del team era quello di creare una batteria ricaricabile agli ioni di zinco impermeabile che mantenesse la sua capacità di carica anche se piegata o stirata.
Studi precedenti sul fronte dell’elettronica indossabile hanno ottenuto un certo successo combinando fibre unidimensionali con batterie flessibili in Zn-MnO2. Purtroppo la maggior parte di questi sistemi perde velocemente la capacità di ricaricarsi, divenendo inutile.
Per superare il problema, il gruppo di scienziati ha tentato una strada alternativa: ha intrecciato le fibre di nanotubi in carbonio in un filato quindi ha ricoperto una parte del filo con lo zinco per formare l’anodo della batteria e un altra con l’ossido di magnesio per formare il catodo. Questi due pezzi sono stati poi ritorti come in una doppia elica, rivestiti con un elettrolita di poliacrilammide reticolato e sigillati nel silicone.
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La batteria a filo fornisce un’elevata capacità specifica e alta densità di energia volumetrica (rispettivamente 302,1 mAh/g e 53,8 mWh cm -3). Il lavoro è ancora all’inizio ma per ora lo speciale filato mostra un’eccellente stabilità ciclica, mantenendo la capacità del 98,5% dopo 500 cicli di carica/scarica. Ancora più importante, mostra una buona elasticità (fino al 300% della deformazione) e è in grado di lavorare ancora al 96,5% dopo 12 ore di funzionamento sott’acqua. Per la dimostrazione proof-of-concept, il gruppo ha creato un filo lungo 1,1 m tagliandolo in otto parti e intrecciandolo in un tessuto utilizzato per alimentare una lunga cinghia flessibile incorporata a un pannello elettroluminescente flessibile da 100 cm2.
“Abbiamo sviluppato batterie filate ad alte prestazioni, indossabili ed estensibili che possono essere lavorate in tessuti intelligenti”, spiegano i ricercatori. “Possono essere facilmente integrate […] nell’elettronica flessibile e nei vestiti smart” mantenendo l’energia anche quando “sono piegate, allungate, colpite e addirittura lavate”.
