Smartphone, tablet e altri dispositivi elettronici funzionano con batterie ricaricabili, ma dopo diverse migliaia di cicli di utilizzo le batterie iniziano a perdere la capacità di mantenere la carica. La maggior parte delle batterie moderne sono al litio, ma nel tempo il litio all'interno della batteria si corroderà.
Invece del litio, i ricercatori dell'Università della California, Irvine, hanno utilizzato nanofili d'oro per immagazzinare la carica elettrica e il sistema che hanno sviluppato è risultato essere superiore alle tradizionali batterie al litio. Ha resistito a 200.000 cicli di ricarica senza deterioramento significativo delle proprietà e segni di corrosione.
Tuttavia, ancora non comprendono appieno il motivo per cui ciò sta accadendo. L'idea originale dell'esperimento era quella di realizzare una batteria elettrolitica solida, in cui viene utilizzata una pasta elettrolitica invece di un elettrolita liquido. Le batterie liquide, come il litio, sono altamente infiammabili e sensibili alla temperatura. I ricercatori hanno sperimentato l'uso di paste spesse e conduttive.
"Abbiamo avviato un ciclo di ricarica del dispositivo e poi ci siamo resi conto che non sarebbe 'morto'", ha detto il leader dello studio Reginald Penner. "Ma finora non capiamo il meccanismo di questo".
Secondo la nuova tecnologia, per creare le batterie, viene utilizzato un nanofilo d'oro, di dimensioni non superiori a un batterio, ricoperto di ossido di manganese e protetto da uno strato di pasta elettrolitica. La pasta interagisce con il rivestimento di ossido per prevenire la corrosione. Più lungo è il nanofilo, maggiore è la superficie e maggiore è la carica che può contenere. Altri ricercatori hanno sperimentato con i nanofili per molto tempo, ma a differenza di loro, gli scienziati dell'Università di Irvine sono stati i primi a suggerire di utilizzare una pasta protettiva.
“La pasta fa molto di più che tenere insieme i fili. Sembra rendere l'ossido di metallo più morbido e più resistente alle fessurazioni , ha detto Penner.
Questa tecnologia promette di aumentare la durata della batteria nell'elettronica di consumo di 400 volte, ma finora la piattaforma di test non è una vera batteria. Le batterie hanno un anodo attraverso il quale la corrente elettrica entra nel sistema e un catodo attraverso il quale esce. Invece, gli scienziati hanno legato insieme due catodi, che si sostituiscono a vicenda durante la ricarica. Il ciclo continuo di sostituzione dei catodi rende il sistema ideale per testare ricariche multiple.
Penner dice che è come un processo continuo di versamento dell'acqua da una tazza all'altra e viceversa. Dopo diverse centinaia di cicli di versamento, una parte dell'acqua viene solitamente versata, riducendo la "carica". Ma il sistema di Penner, versando acqua tra "tazze" 200 mila volte, perde solo il 5% circa.
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Nonostante l'uso di quantità trascurabili di oro in questo esperimento, ciò potrebbe rendere costosa la produzione di tali batterie. Penner suggerisce che al posto dell'oro potrebbe essere utilizzato un metallo più comune come il nichel.
Sergey Lukavsky
