Uno degli inconvenienti più fastidiosi di molti apparecchi elettronici funzionanti a batterie è il tempo di ricarica di queste ultime e senza dubbio questo rappresenta uno dei maggiori ostacoli per la diffusione su larga scala dei veicoli elettrici: un gruppo di ricercatori dell’Università del Mississippi sta sviluppando un nuovo metodo di ricarica delle batterie al litio che ne ridurrebbe drasticamente il tempo necessario alla ricarica completa.

Stando alle parole di Abou Hamad la nuova tecnica di ricarica potrebbe portare miglioramenti davvero apprezzabili in termini temporali.
Sostanzialmente la tecnica consiste nell’applicare un campo elettrico oscillante all’anodo di una batteria al litio.

Vediamo più nel dettaglio quali sono potenzialmente i vantaggi di questa nuova metodologia. Facciamo prima di tutto un passo indietro. L’elettrodo negativo della batteria (anodo) è costituito da graffite, ovvero da strati di questo materiale, immerso in un elettrolita di molecole di carbonato di propilene ed etilene in cui sono presenti sali di litio, come l’esafluorofosfato. Durante la ricarica, il litio, sotto la forza di un campo elettrico, si trasferisce sotto forma ionica sull'elettrodo negativo (attraverso l’intercalazione, ovvero il superamento di una barriera di potenziale). Il processo avviene in modo opposto durante l'utilizzazione della batteria.

Il team dell’Università del Mississippi ha studiato le forze che agiscono su di essi e ne ha creato un modello al computer. Si tratta nello specifico di un modello costituito da 160 atomi di carbonio, una pila di 4 fogli di grafene, 69 carbonati di propilene e 87 di etilene e infine 2 ioni esafluorofosfato e 10 ioni di litio.

Applicando dunque un campo elettrico è stato osservato il rate limiting step è il processo di intercalazione: quello che gli studiosi hanno posto in evidenza è un metodo relativamente semplice per superare questa barriera.

Lo stratagemma consiste in sostanza nel sovrapporre un campo elettrico oscillante per aiutare gli ioni al superamento della barriera. Ma c’è di più: il team di ricerca ha infatti dedotto dall’esperimento che esisterebbe una relazione esponenziale tra il tempo di intercalazione e l’ampiezza del campo oscillante.

Ne consegue che un piccolo incremento dell’ampiezza del campo può portare ad un aumento notevole della velocità del processo di intercalazione. Da questa prospettiva emerge che questo metodo alternativo di ricarica avrebbe la potenzialità di ridurre notevolmente i tempi di ricarica di una batteria agli ioni di litio. Si tratta per il momento di risultati empirici che tuttavia non dovrebbero essere particolarmente difficili da dimostrare anche con delle batteria reali ma ciò non significa che nell’immediato futuro vedremo veicoli elettrici con tempi di ricarica di pochi minuti.

Del resto la performance di una batteria dipende da una serie eterogenea di fattori che vanno considerati congiuntamente. Qualora quindi si dimostrasse che effettivamente l’applicazione di tale campo oscillante sia in grado di ridurre i tempi di ricarica le ditte fabbricanti dovrebbero in ogni caso valutarne gli effetti su altri parametri legati alle performance come ad esempio il tempo di durata della batteria dopo la ricarica. Ma la ricerca introduce un approccio interessante e senza dubbio da approfondire.