Una nuova tecnologia sviluppata dai ricercatori della Northwestern University promette di moltiplicare per 10 la durata delle convenzionali batterie agli ioni di litio

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Novità nel campo della ricerca sulle batterie e sulla loro capacità di accumulare energia in modo rapido e in grande capacità. Alcuni ricercatori della Northwestern University dell’Illinois (Usa) hanno trovato un sistema che consentirebbe di moltiplicare per dieci la durata delle convenzionali e odierne batterie a ioni di litio, oltre a ridurne drasticamente i tempi di ricarica.

 

I ricercatori hanno sviluppato un nuovo elettrodo realizzato in grafene (costituito da uno strato atomico di grafite) che consentirebbe di moltiplicare per dieci la durata delle convenzionali e odierne batterie a ioni di litio. La scoperta, ora in via di affinamento, potrebbe consentire ai agli utilizzatori che usano queste tecnologie (dai dispositivi elettronici alle automobili) di aumentare notevolmente la durata delle batterie, un vantaggio in particolare anche nel settore dei telefoni e dei computer portatili nei quali processori e funzioni sempre più avanzate consumano in modo notevole le batterie. Per non dire del mondo della mobilità, dove l’attuale scarsa capacità delle batterie costituisce ancora un freno allo sviluppo dell’automobile elettrica.

Secondo Harold H. Kung, responsabile del gruppo che guida la ricerca sulle nuove batterie, “abbiamo trovato il modo per estendere di dieci volte la ricarica delle batterie a ioni di litio. Anche dopo 150 cariche, (equivalenti a circa un anno o più di funzionamento), la batteria è cinque volte più efficiente di quelle disponibili adesso sul mercato”.

Le comuni batterie agli ioni di litio basano la loro carica sul movimento degli elettroni dagli elettroliti all’anodo, quest’ultimo composto da un foglio di grafene (un piano di atomi di carbonio che assomiglia ad una griglia, derivante dalla comune grafite). Nel processo di carica, gli ioni di litio percorrono i bordi esterni del grafene prima di entrare tra i fogli. Il tempo impiegato per arrivare al centro del foglio, causa una sorta di “ingorgo” sui bordi del materiale. I ricercatori sono riusciti a stabilizzare il substrato di silicio e mantenere la carica più a lungo inserendo un maggior numero di atomi di litio nell’elettrodo, sfruttando la flessibilità dei fogli di grafene in grado di adeguarsi ai cambiamenti di volume del silicio.

I ricercatori guidati da Kung hanno impiegato un procedimento chiamato ossidazione chimica per creare minuscoli fori (da 10 a 20 nanometri) nei fogli di grafene consentendo agli ioni di litio gli avere una sorta di scorciatoia all’interno dell’anodo, tale da aumentarne la velocità. I due sistemi insieme hanno consentito di ridurre il tempo di ricarica della batteria fino a dieci volte.

Il prossimo passo sarà ora il miglioramento del catodo e l’elettrolita in modo da ottenere altri miglioramenti che potrebbero entrare nella produzione di serie entro i prossimi 3-5 anni.