È già da qualche anno che i ricercatori stanno lavorando alle batterie a stato solido, e in tempi recenti sono stati fatti passi avanti interessanti: le ultime arrivano dal Massachusetts Institute of Technology (MIT), dove un team è riuscito a renderle più stabili.
Batterie a stato solido più stabili: le novità dal MIT
Un nuovo elettrodo permetterebbe la creazione di batterie a stato solido più stabili, cosa che consentirebbe a queste ultime di superare uno dei problemi principali: quando la batteria viene ricaricata infatti, gli atomi si accumulano sul metallo di litio causandone l’espansione o la contrazione; naturalmente non è un bene, in quanto questo processo potrebbe causare con il tempo gravi problemi o una rottura.
Nelle batterie agli ioni di litio che tutti utilizziamo oggi, l’anodo si degrada con il tempo creando dendriti, piccole ramificazioni che possono arrivare a forare la batteria con il catodo; questo processo, a causa dell’avvicinamento di anodo e catodo, può portare a surriscaldamenti, cortocircuiti o persino esplosioni della batteria (come è accaduto con il Samsung Galaxy Note 7).
Le batterie a stato solido non soffrono di questo problema, però, come detto, sono soggette a espansione o contrazione provocate dall’accumulo di atomi: i ricercatori hanno così pensato di utilizzare due classi aggiuntive di solidi (conduttori misti ionico elettronici, o MIEC, e isolanti ionico litio elettronici, o ELI), chimicamente più stabili a contatto con il metallo di litio,
Hanno quindi sviluppato una nanoarchitettura a tre dimensioni attraverso tubi MIEC esagonali a nido d’ape, parzialmente immersi nel metallo, ma con spazio aggiuntivo lasciato al loro interno; quando il litio si espande nel processo di ricarica scorre dunque nello spazio vuoto dei tubi, muovendosi come un liquido pur mantenendo la sua solida struttura cristallina.
Questo flusso, confinato nella struttura a nido d’ape, va dunque ad alleviare la pressione dell’espansione causata dalla ricarica, senza modificare le dimensioni esterne dell’elettrodo o lo spazio tra elettrodo ed elettrolita. Intanto, l’altro materiale (ELI), funge da legante meccanico tra le pareti MIEC e lo strato elettrolitico solido.
Il risultato somiglia a un “motore con 10 miliardi di pistoni, con litio metallico come fluido di lavoro“, ha dichiarato Ju Li, professore di scienze e ingegneria nucleare presso la Battelle Energy Alliance e professore di ingegneria e scienze dei materiali.
Le batterie a stato solido sono sempre più concrete dunque, e promettono capienza e sicurezza maggiori rispetto a quelle che usiamo ora: chissà se riusciremo mai a vederle davvero a bordo dei nostri smartphone Android. Se volete saperne di più potete fare riferimento alla pubblicazione del MIT, consultabile a questo indirizzo.