Dic 072018
 

Fino a questo momento uno dei più grandi problemi dei cellulari moderni è stata la durata della loro batteria. Dopo al massimo 24 ore questa, per quanto nuova, dovrà necessariamente essere ricaricata, pena l’impossibilità di utilizzare il dispositivo.

Una ricerca, attualmente in corso da parte del Jet Propulsion Laboratory e dell’Istituto di Tecnologia della California (Caltech), per conto della NASA, sta sperimentando l’utilizzo del fluoruro, come carica negativa all’interno delle batterie per i dispositivi mobili. Dai risultati sperimentali, è risultato un sistema capace di durare otto volte più lungo delle batterie a ioni di litio attuali.

Il problema sorge nell’utilizzo di questo materiale che risulta essere difficile da lavorare e molto corrosivo oltre che reattivo. Il professor Robert Grubbs, Premio Nobel per la chimica nel 2005 che si sta occupando della ricerca, spiega che i primi risultati sono molto positivi e promettenti anche se c’è ancora molta strada da fare.

Altre volte si era tentato di utilizzare il fluoruro in combinazione con componenti solide, ma questo connubio funzionava solo a temperature elevate rendendo inutilizzabili tali sistemi.

Questa volta è la prima volta che una batteria al fluoruro ricaricabile riesce funzionare a temperatura ambiente. Queste batterie funzionano spostando atomi carichi chiamati ioni dal polo positivo a quello negativo e viceversa per la ricarica. Il professor Jones Simon che ha partecipato al progetto, ha affermato di aver ottenuto risultati positivi dello spostamento di atomi di fluoro carichi negativamente. Ciò che ha permesso di raggiungere questo incredibile risultato, cioè di far spostare gli ioni di fluoro a temperatura ambiente, è stato un nuovo liquido chiamato BTFE capace di mantenere il fluoruro stabile.

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Ago 062012
 

Il problema si sa che per le auto elettriche, le uniche a emissioni zero, è quello della durata delle batterie. Infatti, la scarsa autonomia raggiunta da questo tipo di autoveicolo rappresenta di fatto il vero è proprio collo di bottiglia alla loro capillare diffusione, più del problema delle torrette di ricarica. Uno studio recentissimo, pubblicato dalla rivista Nature Chemistry, fa ben sperare per il prossimo e imminente futuro. Infatti, un gruppo di ricercatori internazionali, coordinati dall’università La Sapienza di Roma, è giunta ad un incredibile risultato sperimentando un nuovo tipo di batteria che utilizza il litio, metallo leggero con l’ossigeno, gas presente in natura in quantità pressoché infinite. Lo studio di una batteria litio-aria, non è nuovo, da tempo infatti, diversi centri di ricerca e studiosi mondiali hanno tentato di trovare la chiave di volta per le batterie del futuro. Il problema che fino ad oggi ha impedito il loro sviluppo era la reversibilità, ossia la possibilità di ricaricarle un numero di volte sufficiente. Il gruppo di studiosi, guidati dai professori Bruno Scrosati e Jusef Hassoun del dipartimento di chimica de La Sapienza, in collaborazione con la Hanyang University di Seoul in Corea, pare sia riuscito a superare questo problema e a trovare una configurazione innovativa della batteria che consentirebbe, ad oggi, un operazione di reversibilità per oltre 100 cicli di ricarica. Il vantaggio della combinazione litio-ossigeno è evidente, sia dal punto di vista ambientale che tecnico. Infatti, consentirebbe un allungamento notevole della durata delle batterie che dovrebbero alimentare le auto del futuro.

Il professor Bruno Scrosati, intervistato, ha spiegato le motivazioni che fanno gridare al miracolo per questa scoperta: “L’innovazione, risiede nella scelta di un materiale elettrolitico che ne consente la ciclazione prolungata e nella morfologia dell’elettrodo positivo che regola il flusso diffusivo dell’ossigeno nella cella”.

Confronto tra batterie a ioni di litio e le nuove litio-ossigeno

Uno dei grossi problemi manifestati da questo tipo di batterie, finora era stato l’alto grado di instabilità dal punto di vista chimico. Durante il funzionamento, infatti, si manifestavano delle reazioni collaterali a danno dell’elettrolita che di fatto ne riducevano di parecchio la durata durante i cicli di carico-scarico. Ricercatori britannici, guidati da Zhangquan Peng, sono riusciti a risolvere questo problema utilizzando come elettrolita, un liquido costituito essenzialmente da ioni. Inoltre, hanno ottimizzato anche il modo in cui l’ossigeno entra nella batteria e si combina con il litio utilizzando un elettrodo d’oro con microscopici nanopori al posto del tradizionale elettrodo poroso in carbonio.

La batteria litio-aria rappresenta un enorme passo in avanti nella risoluzione dei problemi energetici che attanagliano il nostro pianeta e apre scenari nuovi a sviluppi e prodotti. Essa rappresenta una grande evoluzione rispetto alle normali batterie litio-ione sia dal punto di vista prestazionale che dal punto di vista ambientale.

Nov 152011
 

Una nuova tecnologia sviluppata presso la facoltà di ingegneria della Northwestern University, pare possa rivoluzionare il mondo degli smartphone come noi li conosciamo. Infatti, gli ingegneri hanno trovato il modo per rendere molto più efficienti le attuali batterie agli ioni di litio utilizzate per far funzionare i nostri attuali telefonini. Questi, hanno lavorato su uno degli elettrodi della batteria, l’anodo (elettrodo sul quale avviene una reazione di ossidazione), riuscendo a garantire una durata superiore di circa dieci volte rispetto alle attuali batterie e ad abbattere i tempi di ricarica della stessa quantità. Questo ha consentito loro di aumentare la longevità delle batterie fino a 5 volte. In pratica una ricarica basterà per una settimana di lavoro e in pochi minuti la batteria sarà ricaricata e nuovamente pronta all’uso.

Una batteria agli ioni di litio viene caricata dagli elettroni che si muovono all’interno dell’elettrolito verso l’anodo. Più ioni di litio è possibile stoccare in ogni anodo, maggiore sarà la densità energetica della batteria, ossia la sua durata. Ad esempio, oggi le attuali batterie utilizzano un anodo composto da grafene che permette di immagazzinare un atomo di litio per sei atomi di carbonio. Utilizzando silicio al posto del carbonio si è aumentata questa densità, stoccando 4 atomi di litio per ogni atomo di silicio. Purtroppo, però, durante questo processo di ricarica la struttura del silicio si frattura per cui si ha una perdita progressiva di carica.

Il capo di questo promettente progetto è il professor Harold H. Kung, e i suoi studi hanno dato risultati entusiasmanti. In pratica, si è operato creando fori di dimensioni comprese tra 10 e 20 manometri, nei fogli di grafene, per velocizzare il processo di carica fino a 10 volte. Ottimizzato questo elemento, si lavorerà sul catodo e sull’elettrolito in modo da evitare che questo possa esplodere in caso di surriscaldamento.

C’è ancora molto da fare, ma i risultati dicono che siamo sulla buona strada. Non ci resta che stare a guardare e aspettare i risultati di questo lavoro.