I nanoingegneri della San Diego University of California hanno sviluppato un dispositivo di sicurezza che impedisce alle batterie al litio metallico di riscaldarsi rapidamente e prendere fuoco in caso di cortocircuito interno.
di MIT Technology Review Italia
«Non stiamo cercando di impedire che si verifichino guasti alla batteria. La stiamo rendendo molto più sicura in modo che quando si guasta non si incendi o esploda catastroficamente»: così, in un articolo pubblicato su “Advanced Materials”, il primo firmatario dell’articolo, il ricercatore Matthew Gonzales, sintetizza la filosofia del progetto di una innovativa batteria al litio.
Il gruppo di ricerca, guidato dal professore di nanoingegneria della San Diego University of Californa Ping Liu, ha apportato una modifica alla parte della batteria chiamata separatore, che funge da barriera tra l’anodo e il catodo, in modo da rallentare il flusso di energia (e quindi il calore) che si accumula all’interno della batteria stessa quando è in cortocircuito.
Le batterie al litio metallico si guastano a causa della crescita di strutture aghiformi chiamate dendriti sull’anodo. Nel tempo, i dendriti crescono, finendo per perforare il separatore e causare un corto circuito interno.
Il separatore sviluppato a San Diego attenua questo processo, grazie a una sottile rete parzialmente conduttiva di nanotubi di carbonio, che intercetta i dendriti, rallentando il flusso degli elettroni verso il catodo. «Con il nostro separatore», precisa Gonzales, « la carica si esaurisce molto più lentamente. Quando un dendrite viene intercettato dallo strato conduttivo del separatore, la batteria inizia a scaricarsi, così che, quando va in corto circuito, non resta energia sufficiente a risultare pericolosa».
Nelle prove, le batterie al litio metallico dotate del nuovo separatore hanno mostrato segni di guasto graduale per 20-30 cicli. Nel frattempo, le batterie con un separatore normale hanno subito un guasto improvviso in un singolo ciclo. «Con il nostro separatore», conclude Gonzales, «la batteria avverte in progressivo anticipo, ogni volta che viene ricaricata, dei propri peggioramenti funzionali».
Mentre questo studio si è concentrato sulle batterie al litio metallico, i ricercatori affermano che il separatore può funzionare anche con gli ioni di litio e altri prodotti chimici per batterie. Un brevetto provvisorio è stato depositato dalla San Diego University of California.
Immagine: David Balliol / San Diego University of California
