Le batterie del futuro saranno allo stato solido e andranno a sostituire quelle attuali che utilizzano materiali liquidi per lo scambio di elettroni. Nella maggior parte dei casi, le aziende che stanno lavorando su questi prodotti utilizzano un elettrolita ceramico, che ha bisogno di una lavorazione particolare per evitare rotture o perdite di prestazioni.
La soluzione a questo inconveniente potrebbe arrivare dai ricercatori della Brown University e dell’Università del Maryland, che hanno deciso di puntare su un elettrolita diverso, fatto con nanofibrille, cristalli piccolissimi realizzati con processi di nanotecnologia che si trovano nella cellulosa. La svolta arriva dal legno: questo materiale è estremamente sottile ed è in grado di flettersi e piegarsi, riuscendo in questo modo a resistere alle sollecitazioni a cui è sottoposto nelle fasi di carica e scarica.
Più efficienza grazie a cellulosa e rame
Stando ai dati della ricerca dei due atenei, che è stata pubblicata anche sulla rivista Nature, il nuovo elettrolita sfrutta nanotubi polimerici derivati dalla cellulosa che vengono combinati con il rame per andare a formare un conduttore ionico solido che ha una conduttività simile a quella degli elettroliti ceramici e che è circa cento volte superiore ad altri conduttori ionici polimerici testati fino a questo momento.
L’aggiunta del rame alla cellulosa è la seconda importante scoperta dello studio: la combinazione dei due elementi crea spazio tra le catene di polimeri in modo che gli ioni di litio possano muoversi con maggiore velocità, accrescendo considerevolmente l’efficienza.
Un materiale resistente e naturale
“Unendo il rame a nanofibrille di cellulosa unidimensionali siamo riusciti a dimostrare che la cellulosa che solitamente è un materiale isolante offre invece una via di spostamento molto rapida per gli ioni di litio. In questo modo, anzi, hanno raggiunto una velocità record tra tutti gli elettroliti polimerici solidi”, ha chiarito Liangbing Hu, uno degli autori dello studio.
I vantaggi del nuovo elettrolita non si fermano alle ottime prestazioni: possiede anche una maggiore capacità di deformarsi rispetto alla ceramica e per questo sarà in grado di tollerare meglio le sollecitazioni presenti all’interno delle batterie. Non solo, sarà adottabile anche su batterie con anodo al litio-metallo e con catodi ad alta tensione. Ma la cosa migliore è che “questo è un materiale fornito dalla natura – ha precisato Yue Qi, un altro dei ricercatori coinvolti nel progetto – e ciò ridurrà l’impatto della produzione di batterie sull’ambiente”.