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AvanTIBatterie allo stato solido grazie al legno

15.11.21 - 08:00
Un team di scienziati ha testato un elettrolita a base di cellulosa al posto dei ceramici con risultati super efficienti
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Batterie allo stato solido grazie al legno
Un team di scienziati ha testato un elettrolita a base di cellulosa al posto dei ceramici con risultati super efficienti

Con molta probabilità le batterie allo stato solido sostituiranno le batterie che utilizzano materiali liquidi per lo scambio di elettroni. Ma per il momento queste tardano ad arrivare sul mercato perché nessuno è stato ancora in grado di avviare la produzione di massa di tale tecnologia. Le aziende che stanno lavorando su questi prodotti, infatti, spesso usano un elettrolita ceramico che deve essere lavorato in un certo modo per non andare incontro a rotture o perdite di prestazioni.

Oggi, però, un team di scienziati della Brown University e dell’Università del Maryland potrebbe aver trovato una soluzione alternativa puntando su un elettrolita fatto con un materiale diverso. Si tratta di un elettrolita realizzato con nanofibrille (cristalli piccolissimi realizzati con processi di nanotecnologia) che si trovano all’interno della cellulosa. Il materiale deriva quindi dal legno ed è sottilissimo, pertanto è anche in grado di piegarsi e flettersi, risultando resistente alle sollecitazioni a cui è sottoposto durante le fasi di carica e scarica.

Lo studio portato avanti dai due istituti e pubblicato sulla rivista Nature ha rivelato che questo innovativo elettrolita sfrutta nanotubi polimerici derivati dalla cellulosa che vengono combinati con il rame per dare forma a un conduttore ionico solido che ha una conduttività simile a quella degli elettroliti ceramici, ma che è circa 100 volte superiore ad altri conduttori ionici polimerici testati fino a oggi.

L’aggiunta del rame alla cellulosa è fondamentale in quanto serve per creare spazio tra le catene di polimeri in modo che gli ioni di litio possano muoversi con maggiore velocità, incrementando di gran lunga l’efficienza. «Unendo il rame a nanofibrille di cellulosa unidimensionali abbiamo dimostrato che la cellulosa che normalmente è un materiale isolante offre invece una via di spostamento molto rapida per gli ioni di litio. In questo modo, anzi, abbiano raggiunto una velocità record tra tutti gli elettroliti polimerici solidi», ha affermato Liangbing Hu, uno degli autori principali della ricerca.

Questo nuovo elettrolita, oltre a presentare ottime prestazioni di efficienza, ha una maggiore capacità di deformarsi rispetto alla ceramica e per questo, una volta che sarà sviluppato ulteriormente, tollererà meglio le sollecitazioni che ci sono all’interno delle batterie. Inoltre, potrà essere adoperato anche su batterie con anodo al litio-metallo e con catodi ad alta tensione.

Non è per nulla da trascurare anche il fatto che la cellulosa è comunque un prodotto naturale, quindi con un impatto ambientale davvero minimo. «Questo è un materiale fornito dalla natura e ciò ridurrà l’impatto della produzione di batterie sul nostro ambiente», ha dichiarato Yue Qi, un altro dei ricercatori coinvolti nel progetto.

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