Il suo lavoro su un nuovo tipo di biomateriali per migliorare le capacità di stoccaggio delle batterie potrebbe rendere i veicoli elettrici molto più competitivi.
di James Temple
Venkat Viswanathan, è ricercatore del Dipartimento di Ingegneria Meccanica presso la Carnegie Mellon University. I suoi studi si concentrano sui principi scientifici che regolano la progettazione di materiali inorganici, organici e biomateriali, per definire nuovi percorsi di conversione e stoccaggio dell’energia. La progettazione del materiale viene eseguita attraverso una serie di metodi computazionali sviluppati nel suo gruppo e convalidati in via sperimentale.
Una particolare attenzione viene riservata agli elettroliti (materiale organico) in grado di sintonizzare la catalisi degli elettrodi, l’identificazione di nuovi anodi, i materiali catodici (materiali inorganici) e gli elettroliti per batterie di prossima generazione e nuovi elettrocatalizzatori (inorganici) e biomateriali per lo stoccaggio dell’ energia e le possibili applicazioni.
Viswanathan ha fatto passi da gigante nello sviluppo di anodi realizzati con litio puro, aprendo la strada a una nuova classe di batterie che conservano e forniscono più energia in rapporto a un determinato peso. Questa tecnologia potrebbe consentire la produzione di veicoli elettrici più economici e aeromobili a basse emissioni.
I ricercatori hanno da tempo riconosciuto che gli anodi al litio-metallo sono in grado di migliorare le prestazioni delle batterie rispetto a quelle fatte di grafite. Il problema è che sono inclini a sviluppare “dendriti” aghiformi mentre gli ioni di litio si accumulano. Questo meccanismo può ridurre la durata della batteria e far scoppiare persino degli incendi.
La soluzione di Viswanathan è stata quella di sviluppare un separatore ibrido polimero-ceramico tra gli elettrodi, che applica una pressione sufficiente per impedire la formazione dei dendriti, ma consente comunque agli ioni di fluire attraverso la batteria, producendo corrente elettrica.
Viswanathan e colleghi hanno ottenuto un finanziamento di oltre 4 milioni di dollari dal programma ARPA-E dell’Energy Department per trovare nuove forme di energia e hanno collaborato con il produttore di batterie 24M Technologies per sviluppare e testare celle al litio-metallo di dimensioni commerciali. Viswanathan ha anche collaborato con Aurora Flight Sciences e Airbus A3 alla progettazione di batterie per aeromobili a decollo e atterraggio verticali, che possono funzionare come taxi aerei o ambulanze che attraversano le aree metropolitane.
(rp)
