Si parla da tempo di batterie allo stato solido come dispositivi indispensabili alla futura diffusione su larga scala dell’auto elettrica. Queste nuove batterie, infatti, offrono maggiore densità energetica e una carica più veloce. In più, sono relativamente leggere e sicure: non sono infiammabili.
Che cosa sono le batterie allo stato solido? Perché sono così importanti? E quando le vedremo finalmente in funzione? Nelle batterie che utilizziamo ogni giorno (per esempio agli ioni di litio) gli elettroni si muovono dal polo positivo al polo negativo attraverso l’elettrolita, una sostanza liquida che sa condurre l’energia. Gli scienziati hanno però da tempo immaginato l’utilizzo di un nuovo conduttore, solido: più sicuro e performante.
L’era delle batterie allo stato solido
La tecnologia della batteria allo stato solido, in pratica, è già stata sviluppata: è già in uso e matura. Trova per esempio applicazione in ambito medico (per alimentare i pacemaker) e con dispositivi elettrici sperimentali. Il problema è che nessuna azienda è ancora riuscita ad avviare la produzione di massa di questa tecnologia e che i materiali scelti come materia prima risultano spesso inadeguati o troppo cari.
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Qualcuno sta cercando di lavorare con un elettrolita ceramico, che tuttavia, per funzionare, deve essere ben preparato e lavorato, dunque migliorato e potenziato (con costi elevati), per non risultare troppo fragile.
La soluzione è nel legno?
I ricercatori della Brown University e dell’Università del Maryland hanno suggerito una nuova soluzione. Hanno infatti realizzato un prototipo di batteria allo stato solido con nanofibrille di cellulosa, ovvero cristalli piccolissimi di natura vegetale potenziati attraverso processi di nanotecnologia. Il materiale scoperto deriva quindi dal legno. Si tratta di una fibra sottilissima e resistente, che può flettersi e resistere a forti sollecitazioni. Dunque abbiamo di fronte una validissima alternativa alla ceramica.
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Secondo lo studio portato avanti dalle due università, pubblicato su Nature, questo nuovo elettrolita naturale potrebbe sfruttare nanotubi polimerici derivati dalla cellulosa in combinazione con il rame per dar vita a un conduttore ionico solido di buona capacità. Per intenderci, parliamo di una conduttività simile a quella degli elettroliti ceramici e che è circa cento volte superiore ad altri conduttori ionici polimerici testati fino a oggi.
Infatti, l’aggiunta del rame alla cellulosa serve proprio per creare spazio tra le catene di polimeri in modo che gli ioni di litio possano spostarsi da un polo all’altro con maggiore velocità. E maggiore velocità vuol dire anche maggiore efficienza.
Le batterie che fanno bene all’ambiente
Dunque, la cellulosa normalmente trattata come materiale isolante può trasformarsi in un conduttore, se unita al rame. Siamo nel dominio della logica dei cuprati, materiali che oggi la scienza riconosce come superconduttori.
Poter utilizzare un materiale totalmente naturale e biodegradabile per l’alimentazione delle auto elettriche e di altri dispositivi ridurrà l’impatto della produzione di batterie sull’ambiente. E non solo: le batterie allo stato solido in cellulosa e rame garantiscono ottime prestazioni, durata, potenza e velocità!
