Immagina una batteria che potrebbe essere ricaricata per decenni. Non dovrai più sbarazzarti dei telefoni cellulari a causa della durata della batteria calante. Niente più discariche piene di batterie agli ioni di litio.
Questo è un passo avanti verso la realtà, grazie al lavoro dei ricercatori dell'Università della California a Irvine.
La scoperta che potrebbe portare a batterie di lunga durata è avvenuta per caso. Un team di ricercatori guidato da Reginald Penner, presidente del dipartimento di chimica dell'università, aveva studiato nanofili, minuscoli fili conduttivi che mostrano grandi promesse per l'uso nelle batterie. Il problema è che i nanofili sono fragili e generalmente iniziano a sfilacciarsi e rompersi dopo un certo numero di cicli di carica.
Un giorno, Mya Le Thai, dottoranda nel laboratorio di Penner, decise di provare a cambiare l'elettrolita liquido che circonda l'assemblaggio di nanofili con una versione in gel.
"Ha iniziato a girare questi condensatori di gel, ed è allora che abbiamo avuto la sorpresa", ricorda Penner. "Ha detto, 'questa cosa ha ciclato 10.000 cicli e continua'. È tornata qualche giorno dopo e ha detto "è andata in bicicletta per 30.000 cicli". È andato avanti per un mese. "
Il team ha capito di avere qualcosa di speciale tra le mani. Anche se non sono ancora sicuri del perché l'uso di un elettrolita in gel sembra impedire ai nanofili di rompersi, hanno un'ipotesi. Il gel, spiega Penner, è grosso quanto il burro di arachidi. I nanofili, che sono centinaia di volte più sottili dei capelli umani e fatti di ossido di manganese, sono porosi all'80%. Nel tempo, il gel spesso penetra lentamente nei pori dei nanofili e li rende più morbidi. Questa morbidezza riduce la loro fragilità.
"Dopo 5.000 cicli con liquido normale, [i nanofili] iniziano a rompersi", afferma Penner. “E poi iniziano a cadere. Niente di tutto ciò sta accadendo nel gel. "
In questo momento, il team sta lavorando per testare questa ipotesi. Se è corretto, continueranno a sperimentare diversi tipi di materiali e gel per vedere cosa funziona meglio. Se il lavoro dovesse resistere, i nanofili avvolti in gel potrebbero eventualmente diventare un componente di batterie a lunga durata. Questo è probabilmente diversi anni lungo la strada, dice Penner, anche se ha messo in campo chiamate da aziende interessate alla creazione del suo laboratorio.
"Il quadro generale è che potrebbe esserci un modo molto semplice per stabilizzare i nanofili del tipo che abbiamo studiato", afferma Penner. "Se questo risulta essere generalmente vero, sarebbe un grande progresso per la comunità."
Poiché la maggior parte dell'elettronica di casa ha una durata limitata da fattori oltre alla durata della batteria, una batteria che dura per un decennio o due potrebbe facilmente sopravvivere al dispositivo che alimenta.
"Se riuscissi a ottenere 100.000 cicli con una batteria agli ioni di litio, ciò potrebbe significare che non dovrai mai acquistarne due", afferma Penner. "Stiamo parlando di una vita di 20 anni, forse anche di più."
