Un metodo promettente per produrre batterie in fibra su scala industriale

Il professor Meng Liao, insieme ad altri ricercatori della Fudan University, ha pubblicato su Nature Nanotechnology un interessante studio sulla produzione su scala industriale di batterie in fibra mediante un metodo di estrusione in soluzione. Si tratta di poter produrre a basso costo e in velocità batterie minuscole e sottilissime, da inserire in vestiti e piccoli oggetti elettronici.

Batterie in fibra: nanotecnologie che possono interagire con i capi di abbigliamento

Le batterie in fibra sono delle batterie sottilissime, piccolissime e superflessibili. Definiamole senza imbarazzo batterie millimetriche di nuova generazione. Più o meno pesano quanto un filo di cotone e ne rispecchiano tutte le caratteristiche fisiche. E per questo possono essere cucite o inserite in capi di abbigliamento oppure utilizzate per creare dispositivi elettronici altamente flessibili e manipolabili (come tende intelligenti). Negli ultimi anni, l’industria è molto interessata a questo tipo di nanotecnologia. Si tratta infatti di poter trasformare ogni capo di abbigliamento in un oggetto smart, connesso a internet e con una valida potenza elettronica. Esistono dunque decine di differenti ricerche avanzate che hanno inventato metodi più o meno funzionali per fabbricare queste batterie in fibra…

La maggior parte delle tecniche già conosciute per la produzione di batterie in fibra si basa sul rivestimento strato per strato di tessuti. In pratica si usa la nanotecnologia per modellare vecchie batterie piatte su un foglio di un tessuto a scelta. Ma più che di industria, qui parliamo di artigianato: per creare queste batterie con un metodo così “analogico” occorre un lavoro lungo e certosino.  Alcuni ricercatori della Fudan University in Cina hanno allora provato a inventarsi un metodo nuovo. Specifico per la produzione di batterie in fibra su scala industriale. Il processo si basa su una tecnica generale di estrusione in soluzione che può produrre lotti di diverse batterie in fibra in un unico passaggio. L’estrusione è quel processo di produzione industriale di deformazione plastica che consente di produrre pezzi a sezione costante da un’unica filiera.

Metodo di produzione

La base del lavoro si fonda su una struttura a filiera, un cappuccio o una piastra con diversi piccoli fori, abbastanza nota e sfruttata nelle fabbriche che si occupano della produzione di fibre sintetiche. La struttura in questione presenta tre canali di estrusione principali, e può essere utilizzata per creare batterie in fibra composte da catodo e anodo paralleli, ben incapsulati da un elettrolita.

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La filiera industriale a tre canali estrude e combina simultaneamente e a notevole velocità gli elettrodi e gli elettroliti delle batterie in fibra ad alti tassi di produzione. Il segreto di questa velocità sta nel flusso laminare tra i componenti funzionali che protegge le interfacce senza interruzioni durante l’estrusione.

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Secondo i ricercatori con questo metodo si possono produrre millecinquecento chilometri di batterie in fibra utilizzando un’unica filiera. Liao e i suoi colleghi hanno dimostrato l’alto potenziale del loro metodo con un esperimento: hanno creato circa dieci metri di tessuti in fibra a base di batterie.