Una batteria fluida che può assumere qualsiasi forma
"Il materiale può essere utilizzato, ad esempio, in una stampante 3D per modellare la batteria a piacimento, aprendo così la strada a un nuovo tipo di tecnologia"
Utilizzando elettrodi in forma fluida, i ricercatori dell'Università di Linköping hanno sviluppato una batteria che può assumere qualsiasi forma. Questa batteria morbida e conformabile può essere integrata nelle tecnologie future in modo completamente nuovo. Il loro studio è stato pubblicato sulla rivista Science Advances.
I ricercatori dell'Università di Linköping hanno sviluppato una batteria che può assumere qualsiasi forma.
Thor Balkhed
"La consistenza è un po' come quella del dentifricio. Il materiale può essere utilizzato, ad esempio, in una stampante 3D per modellare la batteria a piacimento. Questo apre la strada a un nuovo tipo di tecnologia", afferma Aiman Rahmanudin, professore assistente presso la Linköping University.
Si stima che tra dieci anni più di mille miliardi di gadget saranno connessi a Internet. Oltre alle tecnologie tradizionali come telefoni cellulari, smartwatch e computer, potrebbero essere coinvolti anche dispositivi medici indossabili come pompe per l'insulina, pacemaker, apparecchi acustici e vari sensori per il monitoraggio della salute, e a lungo termine anche robotica morbida, tessuti elettronici e impianti nervosi connessi.
Affinché tutti questi gadget funzionino in modo da non ostacolare l'utente, è necessario sviluppare nuovi tipi di batterie.
"Le batterie sono il componente più grande di tutta l'elettronica. Oggi sono solide e piuttosto ingombranti. Ma con una batteria morbida e conformabile, non ci sono limiti di progettazione. Può essere integrata nell'elettronica in modo completamente diverso e adattata all'utente", afferma Aiman Rahmanudin.
Insieme ai suoi colleghi del Laboratory of Organic Electronics, LOE, ha sviluppato una batteria morbida e malleabile. La chiave è stata un nuovo approccio: convertire gli elettrodi da solidi a liquidi.
I precedenti tentativi di produrre batterie morbide ed estensibili si sono basati su diversi tipi di funzioni meccaniche, come materiali compositi gommosi che possono essere allungati o connessioni che scivolano l'una sull'altra. Ma questo non risolve il nocciolo del problema: una batteria grande ha una capacità maggiore, ma avere più materiali attivi significa elettrodi più spessi e quindi una maggiore rigidità.
"Abbiamo risolto questo problema e siamo i primi a dimostrare che la capacità è indipendente dalla rigidità", spiega Aiman Rahmanudin.
In passato sono stati testati elettrodi fluidi, ma senza grande successo. All'epoca si utilizzavano metalli liquidi come il gallio. Ma il materiale può funzionare solo come anodo e rischia di solidificarsi durante la carica e la scarica, perdendo la sua natura fluida. Inoltre, molte delle batterie estensibili realizzate in precedenza hanno utilizzato materiali rari che hanno un forte impatto ambientale quando vengono estratti e lavorati.
I ricercatori del LiU Campus Norrköping hanno invece basato la loro batteria morbida su plastiche conduttive (polimeri coniugati) e lignina, un sottoprodotto della produzione della carta. La batteria può essere ricaricata e scaricata più di 500 volte, mantenendo le sue prestazioni. Può anche essere allungata fino a raddoppiare la sua lunghezza e continuare a funzionare altrettanto bene.
"Poiché i materiali della batteria sono polimeri coniugati e lignina, le materie prime sono abbondanti. Riutilizzando un sottoprodotto come la lignina in un bene di alto valore come il materiale della batteria, contribuiamo a un modello più circolare. Si tratta quindi di un'alternativa sostenibile", spiega Mohsen Mohammadi, borsista post-dottorato presso il LOE e uno degli autori principali dell'articolo pubblicato su Science Advances.
Il prossimo passo sarà cercare di aumentare la tensione elettrica della batteria. Secondo Aiman Rahmanudin, attualmente ci sono alcune limitazioni che devono essere superate.
"La batteria non è perfetta. Abbiamo dimostrato che il concetto funziona, ma le prestazioni devono essere migliorate. La tensione è attualmente di 0,9 volt. Ora cercheremo di utilizzare altri composti chimici per aumentare il voltaggio. Un'opzione che stiamo esplorando è l'uso di zinco o manganese, due metalli comuni nella crosta terrestre", spiega Aiman Rahmanudin.
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