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Ecco la batteria agli ioni di litio che non può esplodere

La batteria agli ioni di litio messa a punto a Stanford si spegne se la temperatura diventa operativa troppo alte per poi riattivarsi quando tutto ritorna entro i livelli di guardi.

Ecco la batteria agli ioni di litio che non può esplodere

Le batterie agli ioni di litio possono essere pericolose, tanto da incendiarsi o esplodere. Di recente la situazione è migliorata molto, ma anni fa il problema era molto più grande e sono stati diversi i colossi dell'hi-tech, da Dell a Sony, a essere costretti a richiamare intere famiglie di prodotti per sostituire batterie malfunzionanti.

La sicurezza, come si dice in gergo, non è mai troppa e un gruppo di ricercatori di Stanford ha pensato bene di sviluppare la prima batteria agli ioni di litio che si spegne prima di surriscaldarsi, per poi riattivarsi non appena la temperatura ritorna entro i livelli di guardia.

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La pellicola in polietilene usata nella batteria

"Si sono provati differenti strategie per risolvere il problema degli incendi accidentali nelle batterie agli ioni di litio", ha affermato il professore di ingegneria chimica Zhenan Bao. "Abbiamo progettato la prima batteria che può essere spenta e risvegliata in seguito a ripetuti cicli di riscaldamento e raffreddamento senza compromettere le prestazioni".

Il lavoro di Bao e dei suoi colleghi è stato pubblicato sul numero dell'11 gennaio di Nature Energy. Una batteria agli ioni di litio tradizionale consiste di due elettrodi e un liquido - o gel elettrolita - che trasporta tra loro le particelle cariche. Se la temperatura raggiunge circa 150 gradi Celsius l'elettrolita potrebbe incendiarsi e innescare un'esplosione.

Pe risolvere il problema a Stanford hanno pensato bene di rivolgere l'attenzione alle nanotecnologie. Il professor Bao di recente ha inventato un sensore indossabile per monitorare la temperatura del corpo umano. Tale sensore è stato realizzato con materiale plastico al cui interno sono presenti piccole particelle di nichel con punte sporgenti.

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Nanoparticelle di nichel ricoperte con grafene

Per la loro batteria i ricercatori hanno rivestito le particelle di nichel con il grafene, per poi inserirle in una pellicola sottile di polietilene elastico. "Abbiamo collegato la pellicola a uno degli elettrodi in modo da farvi scorrere attraverso la corrente elettrica", ha affermato Chen, autore dello studio.

"Per condurre elettricità le particelle devono toccarsi fisicamente tra loro. Durante l'espansione termica il polietilene si allunga, causando un distanziamento delle particelle. La pellicola diventa non conduttiva e l'elettricità non scorre più attraverso la batteria".

Quando i ricercatori hanno portato al batteria sopra i 70 °C la pellicola si è rapidamente espansa come un palloncino, portando le particelle appuntite a separarsi e la batteria a spegnersi. Quando la temperatura è nuovamente scesa sotto i 70 °C, la pellicola si è contratta e le particelle sono tornate nuovamente a contatto, facendo sì che la batteria tornasse nuovamente a generare energia.

"Possiamo adattare il tutto a temperature più alte o basse a seconda di quante particelle mettiamo o quale tipo di polimero scegliamo", ha affermato Bao. "Ad esempio potremmo volere una batteria che si spenga a 50 °C o 100 °C".

Per testare la stabilità del nuovo materiale i ricercatori hanno applicato ripetutamente del calore alla batteria con una pistola ad aria calda, riscontrando un funzionamento costante. "Rispetto agli approcci precedenti il nostro progetto prevede una rapida, affidabile e reversibile strategia che può ottenere sia elevate prestazioni che una maggiore sicurezza", ha detto Yi Cui, ingegnere dell'ateneo. "Questa strategia è molto promettente affinché vi siano applicazioni reali della batteria".

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