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SMART EVOLUTION

La ricarica delle batterie a stato solido potrebbe durare 3 giorni

I ricercatori del MIT hanno realizzato una batteria a stato solido con un design innovativo che permette di aumentare l'autonomia. Ecco come è fatta

6 Febbraio 2020 - Chi ha uno smartphone ha qualcosa in comune con chi guida un’auto elettrica: l’ansia da ricarica. Tutti i dispositivi a batteria, dai cellulari agli Ev hanno infatti un’autonomia limitata alla capacità della batteria che, oggi, è sempre in tecnologia a ioni di litio. Ma domani? Molto probabilmente sarà una batteria al litio allo stato solido.

La tecnologia delle batterie allo stato solido, infatti, è da tempo indicata come la prossima rivoluzione per l’elettronica (e le auto elettriche), ma oggi ha ancora dei problemi tecnici insormontabili che ne impediscono l’adozione nei dispositivi di largo consumo. Una recente scoperta del MIT, però, potrebbe cambiare le cose portando le batterie a stato solido sui nostri dispositivi e permettendo ad uno smartphone di restare acceso anche per tre giorni di fila. L’innovazione consiste in un nuovo design dell’anodo, cioè uno dei due elettrodi attraverso i quali passa la corrente elettrica contenuta nelle batterie.

Il problema delle batterie allo stato solido

Fino ad oggi uno dei maggiori problemi delle batterie a stato solido è stato il fatto che quando la batteria viene caricata gli atomi si accumulano all’interno del litio metallico, causandone l’espansione. Il metallo poi si restringe di nuovo durante la scarica, quando viene utilizzata la batteria. Questi ripetuti cambiamenti nelle dimensioni del metallo rendono difficile mantenere un contatto costante tra i materiali che compongono la batteria e tendono a causare fratture e distacchi. Un altro problema delle batterie a stato solido sviluppate fino ad ora è stata l’instabilità chimica degli elettroliti.

La soluzione

I ricercatori del MIT hanno adottato un design innovativo che utilizza due classi aggiuntive di solidi, i “conduttori ionico-elettronici misti” (MIEC) e gli “isolanti elettronici e agli ioni di litio” (ELI), che sono chimicamente stabili a contatto con il litio metallo. I ricercatori hanno sviluppato anche una nanoarchitettura tridimensionale a nido d’ape, con uno spazio aggiuntivo lasciato appositamente per permettere l’espansione del litio. Quando il litio si espande nel processo di carica, scorre nello spazio vuoto, muovendosi come un liquido anche se mantiene una struttura solida cristallina.

Tre giorni di carica

Il team del MIT al momento è riuscito a portare a termine 100 cicli completi di carica/scarica della nuova batteria, senza alcun segno di frattura. Gli scienziati affermano che grazie a questo nuovo design sarà possibile creare batterie molto più piccole, a parità di capacità, che potrebbero arrivare a tenere acceso uno smartphone per moltissimo tempo: fino a tre giorni con una sola ricarica.

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