Batteria inventata per caso ha la capacità di durare 400 anni

I ricercatori inventano accidentalmente una batteria che dura per sempre

Gli incidenti che avvengono nei laboratori non sono una cosa positiva. Ma, e se quell’incidente producesse un risultato inaspettato che portasse i ricercatori a un sistema che potrebbe far durare le batterie fino a 400 volte più a lungo rispetto alle batterie più performanti di oggi?

I ricercatori dell’Università della California, Irvine, hanno accidentalmente creato una batteria che può durare fino a 200.000 cicli di ricarica e può durare fino a 400 volte più a lungo. Questa scoperta potrebbe avvicinarci a batterie che possono essere caricate migliaia di volte, senza la necessità di alcuna sostituzione.

L’idea originale della ricerca era quella di creare una batteria a stato solido sostituendo il comune liquido nelle batterie al litio con un gel elettrolitico molto più denso, secondo il loro studio pubblicato nella rivista ACS Energy Letters. Hanno anche sostituito il litio nelle batterie con nanofili d’oro per l’immagazzinamento elettrico.

“Abbiamo iniziato a ciclarli, e poi ci siamo resi conto che non sarebbero morti,” ha detto Reginald Penner, uno degli autori principali del documento. “Non comprendiamo ancora il meccanismo di ciò.”

La tecnologia della batteria di Irvine utilizza un nanofilo d’oro, non più spesso di un batterio, rivestito di ossido di manganese e poi protetto da uno strato di gel elettrolitico. Il gel interagisce con il rivestimento di ossido metallico per evitare la corrosione. Più lungo è il filo, maggiore è la superficie e maggiore è la carica che può contenere.

“[Il gel] fa più che semplicemente tenere insieme il filo. Sembra effettivamente rendere l’ossido metallico più morbido e più resistente alle fratture. Aumenta la tenacità alla frattura di questo ossido metallico che sta immagazzinando la carica,” ha detto Penner.

La nanobatteria UCI è stata testata in condizioni di prova per un periodo di tre mesi, producendo un “94-96% di efficienza coulombica media,” secondo i ricercatori. Non è stata registrata alcuna perdita di capacità o potenza e nessuna frattura di nanofili.

La candidata al dottorato UCI Mya Le Thai è stata colei che ha reso l’invenzione accidentale una realtà quando ha rivestito un insieme di nanofili d’oro con biossido di manganese, quindi ha applicato un gel elettrolitico “simile al plexiglass.” Questi nanofili di solito si degradano dopo un uso limitato, poiché la loro fragilità causa crepe durante i carichi di carica e scarica. Tuttavia, quando i ricercatori dell’UCI hanno testato le versioni di Mya, hanno scoperto che erano quasi completamente intatte e pronte per un ulteriore utilizzo.

“Mya stava sperimentando, e ha rivestito tutto con uno strato di gel molto sottile e ha iniziato a ciclarlo,” ha detto Penner. “Ha scoperto che semplicemente usando questo gel, poteva ciclarlo centinaia di migliaia di volte senza perdere alcuna capacità.”

“Era pazzesco, perché queste cose di solito muoiono in modo drammatico dopo 5.000 o 6.000 o 7.000 cicli al massimo,” ha detto.

I ricercatori sospettano che il gel abbia causato la plasticizzazione dell’ossido metallico nella batteria, fornendo ai suoi nanofili una nuova flessibilità e longevità alla batteria.

“L’elettrodo rivestito mantiene la sua forma molto meglio, rendendolo un’opzione più affidabile,” ha detto Thai. “Questa ricerca dimostra che un elettrodo di batteria basato su nanofili può avere una lunga durata e che possiamo rendere queste batterie una realtà.”

Se la nuova tecnologia viene applicata all’elettronica di consumo attuale, può creare una batteria che può durare 400 volte più a lungo delle comuni batterie al litio. Ma, la nanobatteria UCI è ancora in fase di sviluppo, e ci vorrà ancora molto tempo prima che sia resa commercialmente disponibile. Tuttavia, una volta disponibile, potrebbe fare una grande differenza per computer, smartphone e elettrodomestici sul mercato in termini di fornitura di energia ai dispositivi.

Lo studio è stato condotto in coordinamento con il Nanostructures for Electrical Energy Storage Energy Frontier Research Center presso l’Università del Maryland, con finanziamenti dalla divisione delle Scienze Energetiche di Base del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.