Le batterie del futuro? In silicio, auto-curanti e ad altissima capacità

Le batterie del futuro? In silicio, auto-curanti e ad altissima capacità

Lo SLAC della Stanford University ha creato una finitura self-healing per costruire batterie in grado di immagazzinare grossi quantitativi di energia ispirandosi alla ricerca robotica

di Nino Grasso pubblicata il , alle 09:01 nel canale Scienza e tecnologia
 

Spinta dalla crescente diffusione di automobili elettriche e dispositivi portatili e ultra-portatili, gran parte della ricerca in America è mirata alla produzione di batterie in grado di immagazzinare un elevato quantitativo di energia nel minore spazio possibile. Le performance di tutti i prodotti elencati poco sopra sono ad oggi limitate dall'impossibilità di inserire l'energia indispensabile al corretto funzionamento all'interno del minimo ingombro possibile.

Il materiale che attualmente suscita maggiore interesse nei ricercatori per l'uso delle batterie a ioni di litio è semplicemente il silicio, grazie alla sua capacità di trattenere un grosso quantitativo di energia dalla carica, prolungandone in questo modo l'autonomia operativa del dispositivo che ne fa uso. Purtroppo con le tecnologie tradizionali le batterie agli ioni di litio che utilizzano elettrodi in silicio non hanno una durata nel tempo sufficientemente lunga.

Questo avviene perché il processo di carica provoca un'espansione che aumenta le dimensioni della stessa batteria, che si riducono nuovamente quando gli elettroni vengono rilasciati. Alla lunga il processo sviluppa delle fratture nel silicio che lo rende inutilizzabile nel compito di immagazzinare elettroni. Proprio per questo gli scienziati hanno cercato di giungere ad un compromesso considerando quanto succede in natura: negli organismi viventi infatti, le cellule si danneggiano ma sono in grado di guarire autonomamente.

Batteria auto-curanti, self-healing

"La capacità di riparare i danni spontaneamente, chiamata self-healing in inglese, è una caratteristica importante in natura perché aumenta la durata della vita della maggior parte degli organismi viventi", spiega il team dello SLAC, Stanford Linear Accelerator Center della Stanford University. "È una caratteristica decisamente interessante per le batterie ricaricabili perché la durata della vita degli elettrodi ad alta capacità, come gli anodi di silicio, è ridotta dalle fratture meccaniche generate durante il processo di carica".

Per ottenere lo stesso tipo di processo self-healing in un elettrodo di silicio, il team dello SLAC ha sviluppato un rivestimento polimerico per l'elettrodo, basandosi su una ricerca in cui è stata progettata una pelle artificiale per i robot, avente la stessa proprietà autonoma di guarigione dalle fratture. Il processo di guarigione degli elettrodi di silicio potrebbe impiegare solamente poche ore, e ripristinare la piena funzionalità della batteria.

Al momento attuale il team alla base delle nuove scoperte ha ancora parecchio lavoro da compiere. La società è riuscita a garantire alla batteria caratterizzata da elettrodi in silicio una durata di circa 100 cicli, risultato promettente rispetto al passato, ma ancora lontano dagli obiettivi dello SLAC: "Siamo ancora lontani dall'obiettivo di circa 500 cicli per uno smartphone e 3.000 cicli per un veicolo elettrico", dice Yi Cui, ricercatore dello SLAC. "Ma dai nostri dati raccolti sembra che questa strada possa funzionare".

10 Commenti
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inited20 Novembre 2013, 11:00 #1
Tra l'altro, l'invecchiamento è una delle cause di pericolosità delle batterie, quindi una tecnologia autoriparante potrebbe anche avere un effetto di maggior sicurezza nel loro uso.
Cloud7620 Novembre 2013, 11:22 #2
La società è riuscita a garantire alla batteria caratterizzata da elettrodi in silicio una durata di circa 100 cicli, risultato promettente rispetto al passato, ma ancora lontano dagli obiettivi dello SLAC: "Siamo ancora lontani dall'obiettivo di circa 500 cicli per uno smartphone e 3.000 cicli per un veicolo elettrico"


100 cicli risultato promettente rispetto al passato? ... non so ma a me sembra poco, qualunque batteria LiPo decente ne fa minimo 100 ( ma minimo, in genere durano molto di più ).
Obiettivo 500 cicli per uno smartphone: se devi ricaricare ogni giorno praticamente ti dura 1 anno e mezzo... poco...
Obiettivo 3000 cicli per un veicolo: dipende da vettura a vettura in base all'autonomia chilometrica (quanto consuma il motore) ma mi sembra comunque poco, non durano sicuramente quanto la vita della macchina.
b.u.r.o.8720 Novembre 2013, 12:22 #3
ovviamente, per i produttori di smartphone le strade saranno 2:
1) batterie con dimensioni sempre più piccole, ma con capienza simile a quelle attuali
2) batterie delle stesse dimensioni di quelle attuali, ma con capicità decisamente superiori

io ho la sensazione che i produttori sceglieranno la prima, solo per risparmiare mezzo millimetro di spessore del telefono o qualche grammo
Rubberick20 Novembre 2013, 12:27 #4
per i cellulari c'e' poco da fare..

devono aumentare la densità di immagazzinamento da un lato e dall'altro devono scendere i consumi...

certo se la prossima generazione ogni volta punta a sfruttare le migliorie ottenute in miniaturizzazione e affini con aumento delle performances (vedi octa core & co) i consumi saranno sempre uguali o maggiori e non ci smuoviamo dalla giornatina di autonomia..

arriverà anche il tempo che cominceranno ad assestarsi in termini di consumo e le batterie "magicamente" garantiranno maggior autonomia
Beltra.it20 Novembre 2013, 13:19 #5
in ogni caso, non si vedranno batterie migliori ancora per molti anni

cento cicli da uso comune, tocca cambiare telefono ogni 4 mesi nemmeno..... simpatica... se teniamo in considerazione un telefono con batteria incorporata
Personaggio20 Novembre 2013, 14:26 #6
Le Batterie agli ioni di litio non usano silicio come elettrodo, per questo hanno tanti cicli. Il Silicio permette di immagazzinare molta più energia (dalle 5 alle 10 volte) a parità di spazio, ma gli esperimenti precedenti non riuscivano a renderle RICARICABILI, cioè dopo 2/3 cicli si rompevano gli elettrodi. Con questa ricerca sono riusciti a portare i cicli a 100, quindi si è un ottimo risultato considerando che entrerebbero 20/30A in uno smartphone da 5"
pierpippo21 Novembre 2013, 08:56 #7
Quindi visto che ora contengono circa 2A queste conterranno circa 20 volte tanto e quindi vuol dire che 100 cicli equivarranno a 2000 cicli. Con 20A si potranno ricaricare i nostro smartphone ogni 10 giorni niente male!
aled197426 Novembre 2013, 10:21 #8
io mi accontenterei anche di quelle del passato

per esempio quelle di cui si parlava ancora 5 anni fa e che, come tutti gli annunci di questo settore, rimangono solo idee-spot pubblicitari-fumo etc

ciao ciao
san80d26 Novembre 2013, 12:43 #9
l'importante e' che durino più (molto di più delle attuali
matint217 Dicembre 2013, 21:10 #10
speriamo davvero

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