La ricerca sulle batterie destinate ad alimentare dispositivi come smartphone, tablet, computer e auto elettriche rappresenta uno dei campi di indagine più interessanti degli ultimi tempi. Annualmente emergono notizie riguardo nuove scoperte e batterie miracolose in grado di prolungare la durata della carica fino a quattro o cinque giorni. Tuttavia, finora, l’unico miglioramento evidente è stato l’aumento della potenza delle batterie, con alcune aziende che hanno installato batterie da 7000 mAh sui loro smartphone per prolungare l’autonomia. Tutte le aziende utilizzano ancora batterie al litio, in quanto garantiscono un costo di produzione relativamente basso e una durata accettabile, anche se non superiore alle 24 ore nei dispositivi più moderni. Per tale ragione, molti ricercatori stanno attualmente lavorando per sviluppare nuove tecnologie volte a prolungare l’autonomia delle batterie.
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Batterie al litio-ossigeno: l’evoluzione delle pile per smartphone e auto elettriche
Con la batteria al grafene ancora lontana dalla produzione di massa, la ricerca più avanzata in campo di batterie riguarda quelle al litio-ossigeno. Questa tecnologia promette di allungare la durata delle pile fino a cinque volte. Sono numerose le ricerche sull’argomento condotte da diverse università, tra cui l’Università di Cambridge, e da un gruppo di studiosi dello MIT di Boston e studenti sudcoreani. L’obiettivo è quello di sviluppare batterie economiche, in grado di estendere la durata della carica e in grado di essere utilizzate sia per gli smartphone che per le auto elettriche. In particolare, le auto elettriche rappresentano un settore fondamentale delle ricerche, con l’obiettivo di ridurre i tempi di ricarica e aumentare l’autonomia delle batterie. Per coloro che soffrono di batteria sempre scarica, le pile al litio-ossigeno rappresentano l’unica speranza.
Il futuro delle batterie al litio
Uno dei problemi principali delle batterie al litio è il loro logoramento nel tempo, che le rende meno efficaci e, alla fine, inutilizzabili. Alcuni ricercatori hanno iniziato a studiare nuove tecnologie per trovare soluzioni più efficaci. Uno degli studi più recenti riguarda l’utilizzo di celle composte da litio e ossigeno. In questo tipo di batteria, il voltaggio è generato dalle molecole di ossigeno presenti nell’elettrodo positivo, che reagiscono con gli ioni di litio per formare il perossido di litio. Tuttavia, uno dei problemi con questa tecnologia riguarda il perossido di litio, che è un pessimo conduttore elettrico e deve essere mantenuto il più vicino possibile agli elettrodi per funzionare correttamente. Nonostante ciò, gli sviluppi in questo campo promettono di migliorare la durata e l’efficienza delle batterie al litio, aprendo la strada a nuove soluzioni per dispositivi mobili, auto elettriche e molto altro ancora.
Sperimentazione di nuove tecnologie per le batterie al litio
In Inghilterra, un gruppo di ricercatori sta studiando nuove tecnologie per migliorare l’efficienza delle batterie al litio-ossigeno. In particolare, hanno aggiunto lo ioduro di litio al mix di litio e ossigeno, e stanno utilizzando degli elettrodi composti da sottilissimi strati di grafene. Questo approccio ha permesso di aumentare significativamente l’efficacia della batteria, anche se la ricarica non riesce ancora ad arrivare al 100%. Tuttavia, uno dei principali problemi riguarda l’ambiente di ricarica, che deve essere composto al 100% da ossigeno. Se la batteria entra in contatto con il biossido di carbonio e l’azoto presenti nell’aria, i circuiti interni potrebbero subire danni irreparabili. Nonostante queste sfide, gli sviluppi in questo campo sono molto promettenti e potrebbero portare a importanti miglioramenti nell’autonomia e nell’efficienza delle batterie al litio.
La batteria austriaca a ioni di ossigeno che si “rigenera” con l’aria
Gli scienziati dell’Università tecnica di Vienna (TU Wien) hanno sviluppato una nuova batteria agli ioni ossigeno utilizzando materiali ceramici conduttori misti. Questi materiali sono in grado di assorbire e rilasciare ioni ossigeno a doppia carica negativa (O2-), generando corrente elettrica quando viene applicata una tensione elettrica. Il team di ricerca ha utilizzato la loro esperienza con i materiali ceramici impiegati nelle celle a combustibile per sviluppare la batteria
I vantaggi e le limitazioni
Secondo il professor Jurgen Fleig dell’Università tecnica di Vienna, la batteria agli ioni ossigeno ha un principio di base simile a quello della batteria agli ioni di litio, ma offre alcuni vantaggi importanti come la non infiammabilità della ceramica, la mancanza di necessità di elementi rari e un’elevata durata. Tuttavia, la densità di energia della batteria è solo un terzo di quella delle batterie a ioni di litio e richiede temperature elevate tra i 200 e i 400 °C per funzionare, rendendola al momento impraticabile per applicazioni come i veicoli elettrici o l’elettronica portatile. Tuttavia, la tecnologia offre interessanti opportunità di stoccaggio di rete.
Batterie al litio-ossigeno: il futuro dell’auto elettrica?
Grazie alla loro grande autonomia, le batterie al litio-ossigeno sembrano rappresentare il futuro dell’auto elettrica. Tuttavia, come appena detto, ci sono ancora molti problemi da risolvere, soprattutto riguardo alla grandezza delle batterie. L’Università di Cambridge sta lavorando su nuove tecnologie per ottimizzare la struttura delle batterie per l’utilizzo nell’auto elettrica. Non è ancora certo quando queste batterie saranno disponibili sul mercato, ma la ricerca sta facendo passi da gigante verso una soluzione definitiva per il problema dell’autonomia limitata delle auto elettriche.
