Un gruppo di ricercatori dell'Università dell'Illinois ha pubblicato un nuovo studio su una tecnologia che dovrebbe consentire di creare batterie al litio che si ricaricano in soli 2 minuti. La soluzione messa a punto può funzionare sia con le batterie basate sul litio che con quelle al nickel, dando vita a prodotti in grado di agire in modo simile a dei supercondensatori. Secondo lo studio, una batteria di questo tipo potrebbe essere usata per dispositivi di piccole dimensioni, come gli smartphone.
Per raggiungere questo traguardo i ricercatori hanno provato a ridurre la distanza che gli ioni devono compiere prima di raggiungere un elettrodo. Ciò è stato possibile grazie a un nuovo tipo di catodo.
Gli studiosi hanno preso delle sfere di polistirolo (da 1.8µm e 466nm) e riscontrato che modificandone la dimensione potevano regolare la spaziatura delle funzionalità dell'elettrodo. Sopra queste sfere hanno adagiato uno strato di opale, in modo da saldare quanto realizzato con un materiale più robusto. Successivamente sopra l'opale (poi rimosso) è stato applicato - elettricamente - uno strato di nickel.
Grazie a un processo denominato electropolishing, i ricercatori sono stati in grado di aumentare la porosità dello strato di nickel fino al 94 percento, un valore di poco al di sotto del limite teorico del 96 percento. Gli autori hanno ottenuto così una rete di nickel composta principalmente da spazio vuoto. In questi vuoti è stato inserito il materiale della batteria, nichel-metallo idruro (NiMH) o litio-biossido di manganese.
Quest'amalgama porta tre vantaggi: una rete di pori elettroliti che consentono il trasporto rapido degli ioni, un tragitto più breve per gli ioni che si spostano verso gli elettrodi e un elettrodo dotato di un'elevata conduttività .
Con il composto NiMH, gli elettrodi possono raggiungere il 75 percento della normale capacità della batteria in soli 2,7 secondi; servono appena 20 secondi per ricaricarla al 90 percento e i valori rimangono stabili per 100 cicli di carica e scarica.
Il materiale al litio non è così efficiente. Con un'elevata velocità di scarica è in grado di gestire il 75 percento delle normale capacità e conservarne un terzo dopo essere stato scaricato oltre un migliaio di volte a velocità normale.
Una batteria a litio in scala completa, con questo elettrodo, potrebbe essere caricata al 75 percento in un minuto, o al 90 percento in due minuti.
L'aspetto migliore è che gli elettrodi creati con queste tecniche possono essere prodotti in volumi senza grandi difficoltà e lavorare con diversi materiali. C'è tuttavia un problema, che riguarda la corrente necessaria a caricare la batteria così rapidamente, ma gli studiosi sono certamente all'opera.