La batteria alla stato gommoso batterà quella allo stato solido?

Grazie alla struttura tridimensionale, favorisce il movimento degli ioni di litio garantendo densità energetica e durata: lo studio Usa

Di: Francesco Barontini

24 gen 2022 alle 11:06

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Batterie più economiche, ma con maggiori prestazioni e durata grazie a un elemento solo apparentemente banale: la gomma. Questa è l'idea del Georgia Institute of Technology, che avrebbe trovato così un’alternativa alle tradizionali celle agli ioni di litio. I ricercatori dell’Università con sede ad Atlanta stanno studiando in particolare elastometri e gomme sintetiche.

Il team ha scoperto che questi materiali, già utilizzati su certi tipi di dispositivi elettronici, se lavorati fino a portarli ad assumere una struttura tridimensionale, sono in grado di indirizzare i flussi degli ioni di litio con anche il vantaggio di offrire prestazioni migliori in termini di ricarica e autonomia.

Tutti i vantaggi della gomma

La ricerca è stata condotta in collaborazione con il Korea Advanced Institute of Science and Technology ed è stata pubblicata sulla rivista Nature. Nell’articolo comparso sulla testata scientifica si spiega come queste particolari batterie sfruttino un elettrolita polimerico in gomma al posto di quello tradizionale “liquido”, che è più instabile e che è anche teoricamente più soggetto al rischio di incendi.

Il nuovo elettrolita in gomma offre dei vantaggi anche rispetto agli elettroliti allo studio nelle batterie allo stato solido, che generalmente sono più difficili da produrre, vengono prodotti con processi più impattanti a livello di emissioni di CO2 e sono anche più costosi. “La maggior parte del settore si sta concentrando sulla costruzione di elettroliti inorganici allo stato solido – ha detto Seung Woo Lee. professore che ha preso parte alla ricerca – Ma gli elettroliti polimerici attraggono grande interesse a causa del loro basso costo di produzione, della non tossicità e della struttura morbida e malleabile”.

I problemi principali, fino ad oggi, riguardavano la loro scarsa conduttività ionica e la loro instabilità meccanica, che non li rendeva adatti ad essere usati nelle batterie agli ioni di litio. Sono stati risolti inserendo una componente cristallina di plastica all’interno della gomma. Così facendo si sono ottenute un’elevata conduttività ionica e una forte stabilità meccanica ed elettrochimica.

Uno stato solido particolare

L’elettrolita di gomma del Georgia Institute of Technology, inoltre, può essere prodotto con un semplice processo di polimerizzazione a basse temperature che genera una copertura solida per gli elettrodi, contrastando efficacemente anche la formazione di dendriti.

“La gomma ha caratteristiche chimiche e meccaniche che le hanno permesso di essere utilizzata ovunque. Presto sarà utilizzata anche nelle batterie, aiutando a realizzare prodotti sicuri, economici e affidabili – ha detto Lee – Inoltre, una maggiore conduttività ionica permette di spostare una maggiore quantità di ioni a pari intervallo di tempo, aumentando la densità energetica della batteria stessa”.

Attualmente i ricercatori stanno lavorando per migliorare ulteriormente questo tipo di celle e per arrivare a definire prototipi che possano poi essere prodotti in serie. Gli studi in tal senso vanno avanti anche grazie al contributo di SK Innovation, azienda che ha investito nel progetto e che da tempo collabora con l’istituto e che crede che questa scoperta possa accelerare ulteriormente l’arrivo delle batterie allo stato solido sul mercato.