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Batterie cariche in un lampo con la schiuma di grafene

La schiuma di grafene potrebbe permettere di fare batterie flessibili che si caricano in 15 minuti, grazie al lavoro di un gruppo di ricercatori cinesi (Na Lia, Zongping Chena, Wencai Rena, Feng Lia e Hui-Ming Chenga). Il grafene, lo ricordiamo, è uno strato di atomi di carbonio altamente legati e disposti in ordine esagonale; è noto per le sue caratteristiche (alta conducibilità elettrica, area di superficie ampia e stabilità chimica), che lo rendono il candidato principale al futuro dell'elettronica post-silicio.

Secondo quanto ripotato da Arstechnica, la nuova batteria è basata sull'attuale tecnologia al litio e nelle prime fasi sperimentali ha mostrato un rapporto tra capacità e peso simile a quello delle batterie attuali .La differenza è che può caricarsi e scaricarsi rapidamente quanto un condensatore, e quindi una scarica completa avviene in circa 20 secondi. Inoltre è flessibile e funziona correttamente anche quando la si piega più volte.

Schiuma grafene

Per realizzare la schiuma di grafene i ricercatori sono partiti da una schiuma metallica, cioè una rete di filamenti metallici, usata per far "crescere" il grafene sulla superficie metallica. Alla fine del procedimento si ottiene una rete tridimensionale, ma di grafene, flessibile e resistente allo stesso tempo.

La schiuma ha diverse proprietà che la rendono un buon elettrodo, e così i ricercatori ne hanno preparato uno con un composto litio-titanio (Li4Ti5O12) depositato sulla superfice della schiuma di grafene. Le prestazioni di questo composto con cicli di carica e scarica molto veloci migliorano con l'uso della schiuma di grafene.

O per meglio dire si degradano in modo più graduale: con una scarica di 18 secondi infatti le prestazioni sono state pari all'80% di quelle ottenute durante un'ora di scarica. Inoltre, le prestazioni sono rimaste stabili per 500 cicli di carica e scarica e il materiale ha mantenuto la flessibilità dovuta allo scheletro in schiuma al grafene. Questi risultati hanno convinto i ricercatori a realizzare una batteria sperimentale con elettrolita standard in cui il composto litio-titanio era l'anodo e un insieme di litio ferro fosfato e schiuma di grafene rappresentava il catodo.

La batteria non ha mostrato le prestazioni eccellenti evidenziate in precedenza, ma si è comunque comportata bene, ed è stato possibile caricarla in meno di 15 minuti. I ricercatori hanno inoltre rilevato una densità energetica di 110 Whrs/kg, in linea con le attuali batterie al litio.

Secondo gli autori è possibile fare passi avanti sul fronte della densità energetica, ma anche nello stato attuale la batteria sarebbe già commercializzabile. Il problema però riguarda la produzione della schiuma di grafene, costosa sotto ogni punto di vista. È un aspetto da risolvere se si vuole rendere questa tecnologia applicabile su larga scala.