Un gruppo internazionale di ricercatori ha messo a punto una tecnologia riguardante fogli di grafene, producibili in massa, che potrebbe rendere le batterie agli ioni di litio più sicure e longeve
Il grafene potrebbe rappresentare una valida alternativa per migliore le prestazioni delle batterie agli ioni di litio. In particolare legate alla loro affidabilità e sicurezza. Da diversi anni si studia la possibilità che questo materiale, estremamente sottile ma al tempo stesso molto più resistente dell’acciaio, possa essere utilizzato nelle celle degli accumulatori. Il grafene, scoperto per puro caso nei primi anni Duemila, è un ottimo conduttore sia di elettricità che di calore, oltre ad essere pure flessibile e adatto a vari usi quotidiani (come ad esempio negli smartphone).
La scoperta di un gruppo di ricercatori internazionali: fogli di grafene producibili in scala
Questo materiale consente inoltre nelle batterie agli ioni di litio di migliorarne la sicurezza. Qualche mese fa un team internazionale con a capo i ricercatori dell’Università di Swansea, che hanno collaborato con i centri di ricerca di Wuhan e Shenzhen, ha annunciato la scoperta di una tecnica che consente di produrre in larga scala collettori di corrente in grafene.
Si tratta di fogli di questo materiale esenti da difetti e che possono essere fabbricati per essere commercializzati. Come abbiamo accennato, il grafene ha caratteristiche ottimali di conduzione termica, e i fogli in questione hanno una conducibilità sino a 1.400,8 W m–1 K–1. Il che significa sino a dieci volte meglio rispetto ai collettori di corrente più tradizionali usati nelle batterie al litio, come quelli in rame ed alluminio.
Prodotti 200 metri di fogli di grafene dall’elevata conducibilità elettrica
L’altro aspetto da tenere in considerazione è la scalabilità del processo produttivo. Per dimostrare ciò, i ricercatori hanno prodotto un foglio di grafene di ben 200 metri di lunghezza, e con uno spessore di 17 micrometri. Anche una volta piegato più di 100.000 volte, il foglio ha mantenuto la propria conducibilità elettrica. Quindi si può immaginare che un tale materiale possa essere adattato per una mole notevole di usi, e con spessori diversi.
Lo studio, che è stato pubblicato sulla rivista scientifica Nature Chemical Engineering, ha portato quindi alla possibilità di creare batterie che non solo gestiscono al meglio il calore senza rischi di surriscaldamento, ma possono avere caratteristiche avanzate in termini di durata e densità energetica. I collettori di grafene producibili in larga scala scongiurano i rischi di fughe termiche dissipando il calore in maniera più efficace rispetto a quanto avviene nella attuali batterie agli ioni di litio. E questo consente una longevità imparagonabile.
“La nostra struttura impedisce guasti catastrofici nelle batterie”
Jinlong Yang, co-autore della ricerca, ha spiegato: “La nostra struttura di grafene densa e allineata fornisce una robusta barriera contro la formazione di gas infiammabili. Inoltre impedisce all’ossigeno di permeare le celle della batteria, aspetto cruciale per evitare guasti catastrofici”. Oltre alla batterie agli ioni di litio, i ricercatori sono al lavoro per implementare il materiale in grafene anche nelle versioni agli ioni di sodio.
Le applicazioni possono riguardare anche il settore delle auto elettriche, migliorandone le prestazioni in termini di longevità e sicurezza.
