Batterie litio-metallo più efficienti e sicure con membrane nanoporose

Un’équipe di scienziati della Cornell University ha compiuto importanti progressi nella ricerca sulle batterie al litio-metallo. Questa tecnologia garantisce una capacità di accumulo superiore rispetto alle comuni batterie agli ioni di litio. A frenarne l’impiego su larga scala è la formazione di dendriti sulla superficie dell’elettrodo negativo durante il processo di ricarica. L’accumulo dei dendriti nello spazio compreso tra gli elettrodi può causare cortocircuiti e malfunzionamenti degli apparecchi elettronici, oltre a rappresentare un rischio per la sicurezza.

Per ovviare al problema si utilizza una barriera di ceramica che separa gli elettroni e ostacola il flusso dei dendriti. Le batterie al litio-metallo che contengono questi separatori hanno una conduttività bassa e necessitano di temperature elevate per funzionare, comprese tra i 300 e i 400° C. Inoltre quando la barriera si rompe la batteria diventa inutilizzabile.

I ricercatori della Cornell University guidati dal Professor Lynden Archer hanno ideato un nuovo tipo di batteria al litio-metallo, capace di funzionare anche a temperatura ambiente. La batteria si avvale di una membrana caratterizzata da una struttura porosa, che consente il passaggio degli ioni, ma ostacola la penetrazione dei dendriti nel circuito. La membrana è composta da un materiale ibrido formato da ossido di polietilene e da ossido di polipropilene.

Secondo i ricercatori la nuova tecnologia è molto promettente. La membrana è facile da integrare nelle batterie al litio esistenti e aiuterebbe a prolungare l’autonomia di smartphone e computer portatili. Il materiale nanoporoso può essere applicato come una comune vernice a sistemi di accumulo di forma e dimensioni differenti. Come illustra il Professor Archer:

Grazie a questa membrana siamo riusciti a bloccare con successo la proliferazione dei dendriti. Si tratta di un grande progresso.

La tecnologia presenta un altro vantaggio degno di nota, che potrebbe incidere sull’abbassamento dei costi delle batterie:

La struttura che abbiamo creato può essere utilizzata anche all’interno di batterie composte da altri metalli, come il sodio e l’alluminio, che sono facilmente reperibili e abbondanti sulla Terra e meno costosi rispetto al litio.