Batteria rivoluzionaria si ricarica in pochi secondi

Champaign, Illinois – L’annuncio è di quelli che lascia sperare. Le batterie più potenti del pianeta potrebbero infatti essere a pochi anni da noi. Pochi millimetri di dimensione, energia immagazzinata decine di volte superiore alle batterie odierne, le nuove batterie pensate dai ricercatori dell’Università dell’Illinois di Urbana-Champaign potrebbero alimentare un telefono cellulare minuscolo o un’automobile e ricaricarsi in in un batter d’un occhio.

Il professore di Scienza e ingegneria meccanica William P. King ha guidato un gruppo che ha sviluppato le più potenti microbatterie mai realizzate. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati nel numero del 16 aprile di Nature Communications.

“Questo è un nuovo modo di pensare le batterie”, ha detto King. “Una batteria può fornire molta più potenza di quello che si pensava finora. Negli ultimi decenni, l’elettronica ha fatto passi ga gigante nella miniaturizzazione, ma le batterie sono rimaste molto indietro. Questa è una microtecnologia che potrebbe cambiare tutto questo. Ora la sorgente di alimentazione è ad alto rendimento come il resto”.

Con le fonti di energia attualmente disponibili, gli utenti devono scegliere tra la potenza e l’energia. Per le applicazioni che hanno bisogno di molta potenza, come la trasmissione di un segnale radio su una lunga distanza, i condensatori possono rilasciare energia molto rapidamente, ma in grado di memorizzare solo una piccola quantità di energia. Per le applicazioni che necessitano di molta energia, come la riproduzione di una radio per un lungo periodo, le celle a combustibile e le batterie possono contenere tanta energia, ma rilasciarla lentamente (oltre che ricaricarsi lentamente).

“Occorre sacrificare qualcosa”, ha detto James Pikul, uno studente laureato e primo autore dello studio. “Se si vuole un’alta energia non si può avere alta potenza; se volete alta potenza è molto difficile ottenere alta energia. Ma in realtà in molti casi si ha bisogno di entrambe le cose. Questo è ciò che le nostre batterie stanno iniziando a fare. Stiamo davvero spingendo in un’area della progettazione dell’accumulo di energia dove non ci sono attualmente tecnologie adatte”.

Le nuove microbatterie offrono sia la potenza che l’energia, modificando leggermente la struttura degli accumulatori.

Queste batterie secondo i ricercatori devono le loro elevate prestazioni alla loro microstruttura tridimensionale interna. Le batterie hanno due componenti fondamentali: l’anodo (polo negativo) e il catodo (lato positivo). Basandosi su un nuovo metodo di ricarica rapida del catodo ottenuta utilizzando le tecniche di scienza dei materiali del gruppo di ingegneria del professor Paul Braun, King e Pikul hanno sviluppato un nuovo modo di integrare le due componenti (anodo e catodo) su scala micrometrica per realizzare una batteria completa di prestazioni superiori.

Con la nuova tecnica, le batterie potrebbero permettere la realizzazione di sensori o di segnali radio che trasmettono 30 volte più lontano, o dispositivi di 30 volte più piccoli. Le batterie sono ricaricabili e possono recuperare la carica 1.000 volte più velocemente rispetto alle tecnologie concorrenti – immaginate un telefono grande quanto una carta di credito che si ricarica in meno di un secondo. Oltre all’elettronica di consumo, dispositivi medici, laser, sensori e altre applicazioni potrebbero fare balzi in avanti nella tecnologia con tali nuove fonti di alimentazione disponibili.

Ora, i ricercatori stanno lavorando per integrare le batterie con altri componenti elettronici, per permettere la messa in produzione in un prossimo futuro.