Le super-batterie non sono più un’utopia

Nonostante le costanti migliorie, i dispositivi elettronici portatili continuano ad avere un vero e proprio tallone d’Achille: i tempi di autonomia delle batterie. Un nuovo passo avanti nelle nanotecnologie potrebbe, però, portare presto a una nuova generazione di “serbatoi” di energia elettrica.
Un particolare tipo di batterie agli ioni di litio, recentemente implementato, è infatti in grado di immagazzinare molta più energia: fino a dieci volte in più rispetto alle attuali batterie. Teoricamente, questo nuovo tipo di batteria potrebbe alimentare per giorni un computer portatile o un’automobile elettrica in grado di compiere centinaia di chilometri con una sola ricarica. I tempi di commercializzazione non saranno, però, molto brevi.

L’importanza della scoperta risiede nella possibilità di aumentare considerevolmente la capacità di carica di ogni singola batteria. Quando un accumulatore di energia viene ricaricato, gli ioni di litio caricati positivamente “rubano” un elettrone alla fonte di energia e migrano verso l’anodo. Durante l’utilizzo della batteria, gli ioni di litio restituiscono l’elettrone che avevano sequestrato e, migrando verso il catodo, forniscono l’energia per far funzionare il dispositivo cui è collegata la pila. Generalmente gli anodi sono costituiti da microscopici strati di atomi di carbonio: ne occorrono mediamente sei, di questi atomi, per ospitare ogni singolo ione di litio. Il silicio è, invece, molto più efficiente: occorrono appena quattro atomi di questo materiale per trattenere ogni singolo ione di litio.
Partendo da questo presupposto, i ricercatori hanno provato a costruire degli anodi costituiti da atomi di silicio e non più di carbonio. In un primo momento, i risultati sono stati molto meno incoraggianti del previsto. Gli ioni di litio, infatti, hanno letteralmente polverizzato gli strati atomici di silicio, diminuendo così la complessiva efficienza della batteria.

Il team guidato dal ricercatore Yi Cui, Stanford University (Palo Alto, California), non si è però dato per vinto. Dopo numerosi tentativi, il gruppo di ricerca specializzato in nanotecnologie è riuscito a sviluppare un supporto costituito da microscopiche fibre di silicio in grado di resistere alle sollecitazioni causate dagli ioni di silicio. Così facendo i ricercatori hanno raggiunto una buona efficienza energetica che potrebbe rivelarsi il futuro asso nella manica delle batterie per i dispositivi portatili.
La ricerca di Yi Cui, recentemente pubblicata su Nature Nanotechnology, dimostra come la nuova soluzione tecnologica delle nano-fibre sia in grado di prolungare fino a dieci volte la durata standard di una batteria. Occorrerà ancora del tempo perché la miglioria apportata da Yi Cui possa finire nei nostri iPod o computer portatili. Tuttavia, ciò che un tempo pareva essere un semplice sogno, si sta trasformando sempre di più in un concreto futuro.