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Nuove tecnologie per le batterie 1/2

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L'utilizzo delle batterie sta crescendo sempre più in tutto il mondo. Quotidianamente utilizziamo diversi dispositivi elettronici alimentati con batterie, siano esse di tipo ricaricabile o meno: telefoni cellulari e smartphone, lettori multimediali portatili, consolle per videogame portatili, giocattoli elettronici (per bambini e non), e così via.

Tutto ciò, ovviamente, comporta l'insorgenza di un problema serio, relativo allo smaltimento delle batterie obsolete od esauste (le quali, ad oggi, contengono materiali per lo più tossici). Occorre intraprendere due azioni fondamentali al fine di ridurre il più possibile la dipendenza dalle batterie: la prima consiste nel cercare di minimizzare l'assorbimento di potenza degli attuali dispositivi elettronici (questa attività è a carico principalmente degli ingegneri elettronici), mentre la seconda si realizza progettando e fabbricando batterie con una maggiore durata, e/o più economiche, e/o che possano essere smaltite più facilmente (questa attività è invece svolta dai ricercatori). In questo articolo ci soffermeremo sul secondo punto, esaminando alcune recenti scoperte ottenute da differenti progetti di ricerca.

Batterie realizzate con nanotubi, inchiostro, e carta

Yi Cui, un ricercatore della Stanford University, è stato in grado di realizzare una batteria (o, più precisamente, un "supercapacitor") semplicemente immergendo un normale pezzo di carta in una soluzione composta da inchiostro mescolato con nanotubi di carbonio e nanowire di argento (i "nanowire" sono strutture mono-dimensionali a forma di filo con diametri dell'ordine di qualche nanometro): provate a stropicciare la carta e ... la batteria continua indisturbata a funzionare! Yi Cui è Assistant Professor di Materials Science ed Engineering a Stanford, e possiede un'enorme esperienza sui nanomateriali e sulle loro applicazioni.

Le "batterie di carta" costituiscono un nuovo ed inusuale mezzo per immagazzinare l'energia elettrica, e questo tipo di carta con elevate proprietà conduttive potrebbe rappresentare un'importante sfida per realizzare dispositivi in grado di mantenere e fornire energia elettrica (ed è anche abbastanza semplice da produrre, anche se la soluzione di cui è impregnata oggi ha un costo ancora elevato). I "supercapacitor" sono del tutto simili alle batterie, con la differenza che sono in grado di mantenere l'energia elettrica per una minore quantità di tempo; analogamente, hanno il vantaggio di poter essere caricati in un tempo inferiore rispetto alle batterie tradizionali. La scoperta fatta da Cui è descritta nella sua relazione "Highly conductive paper for energy-storage devices" che può essere trovata sul web qui.

I nanomateriali usati da Cui sono caratterizzati da una struttura mono-dimensionale molto ridotta (guardate anche questo post Transistor al grafene: il transistor più veloce al mondo su un'applicazione del grafene); essendo dotati di un diametro molto piccolo, essi possono essere facilmente immersi ed aderire alle fibre di cui è composta la carta, realizzando così una struttura molto solida e durevole. Cui ha stimato che questo tipo di batteria può raggiungere 40000 cicli di carica e scarica, il che è almeno 10 volte superiore a quello delle normali batterie al litio. Inoltre, in un nanomateriale gli elettroni sono in grado di muoversi molto velocemente e rappresentano perciò la soluzione ideale per costruire materiali conduttivi. In una sua precedente ricerca, Cui utilizzò della plastica al posto della carta, ma la soluzione attuale risulta essere migliore e più promettente: la carta, infatti, può essere stropicciata, piegata, e persino immersa in una soluzione acida o basica, e la batteria continua a funzionare. Un'ulteriore vantaggio della carta è che è flessibile e può essere facilmente adattata alla forma desiderata; può essere arrotolata, piegata o tagliata, e continuerà a funzionare.

 

 

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