Batteria ricaricabile si allunga fino a 3 volte le sue dimensioni

Il futuro dei dispositivi elettronici deformabili è sempre più vicino. Dopo i circuiti integrati che si deformano, oggi l’annuncio di una batteria che può essere stiracchiata a piacere (entro 3 volte la sua lunghezza) continuando a funzionare regolarmente. La batteria ricaricabile può anche essere torta o piegata, tornando tranquillamente alla sua forma normale.

Il ricercatore Yonggang Huang della Northwestern University e John A. Rogers della University of Illinois sono i primi a dimostrare una batteria elastica agli ioni di litio – un dispositivo flessibile, in grado di alimentare un dispositivo elettronico eventualmente anch’esso elastico.

Non ci sarà dunque più bisogno di collegare i dispositivi elettronici elastici ad una presa di corrente tramite cavo, si pensi ad esempio a dispositivi sanitari impiantati all’interno del corpo umano. L’elettronica impiantabile sarà quindi presto in grado di fare un salto di qualità non indifferente, potendo iniziare a monitorare qualsiasi cosa, dalle onde cerebrali all’attività cardiaca, riuscendo dove le batterie rigide fallirebbero.

Huang e Rogers hanno mostrato in un video su youtube (vedi sotto) una batteria agli ioni di litio che continua a lavorare – alimenta nel filmato un diodo emettitore di luce (LED) che rimane tranquillamente in funzione – anche quando la batteria viene allungata, piegata, contorta e montata su un gomito umano. La batteria può funzionare per 8-9 ore prima di essere ricaricata, che può essere effettuata – e questo è un’ulteriore salto di qualità – in modalità wireless.

La nuova batteria consente una reale integrazione tra elettronica e batteria in un piccolo involucro estensibile. I dettagli sono stati pubblicati il 26 febbraio sulla rivista online Nature Communications.

“Iniziamo a costruire la batteria mettendo tanti componenti affiancati in uno spazio molto piccolo, e poi li colleghiamo con lunghe e fitte linee di alimentazione ondulate”, ha detto Huang. “Questi fili sono la chiave per la flessibilità. Quando abbiamo stirato la batteria, le linee di interconnessione ondulate si estendono, in modo molto simile agli elastici per l’abbigliamento. Possiamo allungare il dispositivo di molto e le batterie continuano a lavorare.”

La potenza e la tensione della batteria estensibile sono simili a una convenzionale batteria al litio delle stesse dimensioni, ma la batteria flessibile può allungarsi fino al 300% della sua dimensione originale continuando a funzionare.

Huang e Rogers hanno lavorato insieme per gli ultimi sei anni sul nuovo settore dell’elettronica elastica, progettando anche un alimentatore senza fili, la cosa forse più complessa, che permette di lasciare la batteria elastica in un luogo isolato e ricaricandola in modalità wireless per tutto il suo ciclo di vita (si pensi ad un impianto all’interno del corpo, che migliorerebbe enormemente la qualità della vita del paziente.

Soluzione progettuale usata da Huang per permettere alla batteria di estendersi è quella di utilizzare interconnessioni a filo metallico lunghe e ondulate, in modo da occupare solo un piccolo spazio tra i componenti della batteria.

Il meccanismo unico nel suo genere è una “molla all’interno di un’altra molla”: la linea di collegamento dei componenti è infatti una grande “S” e al cui interno ci sono delle “S” più piccole. Quando la batteria è allungata, la grande “S” si stende e scompare, lasciando una linea di piccole “S”. Se l’allungamento continua, anche le “S” più piccole iniziano a estendersi, fino a raggiungere la distensione massima oltre la quale si romperebbe.

“Noi chiamiamo il sistema a dipanamento ordinato”, ha detto Huang. “Ed è così che siamo in grado di produrre una batteria che si estende fino al 300% delle sue dimensioni originali.”

Il processo di allungamento è reversibile, e la batteria può essere ricaricata in modalità wireless. Progettazione della batteria consente l’integrazione di bobine induttive allungabili per consentire la ricarica attraverso una fonte esterna, ma senza la necessità di un collegamento fisico.

Huang, Rogers e le loro squadre di ricercatori hanno visto che la batteria è per ora capace di 20 cicli di ricarica con una modesta perdita di capacità, in che fa ben sperare per una futura commercializzazione del prodotto.