Spinta dalla crescente diffusione di automobili elettriche e dispositivi portatili e ultra-portatili, gran parte della ricerca in America è mirata alla produzione di batterie in grado di immagazzinare un elevato quantitativo di energia nel minore spazio possibile.
Le performance di tutti i prodotti elencati poco sopra sono ad oggi limitate dall'impossibilità di inserire l'energia indispensabile al corretto funzionamento all'interno del minimo ingombro possibile.
Il materiale che attualmente suscita maggiore interesse nei ricercatori per l'uso delle batterie a ioni di litio è semplicemente il silicio, grazie alla sua capacità di trattenere un grosso quantitativo di energia dalla carica, prolungandone in questo modo l'autonomia operativa del dispositivo che ne fa uso. Purtroppo con le tecnologie tradizionali le batterie agli ioni di litio che utilizzano elettrodi in silicio non hanno una durata nel tempo sufficientemente lunga.
Questo avviene perché il processo di carica provoca un'espansione che aumenta le dimensioni della stessa batteria, che si riducono nuovamente quando gli elettroni vengono rilasciati. Alla lunga il processo sviluppa delle fratture nel silicio che lo rende inutilizzabile nel compito di immagazzinare elettroni. Proprio per questo gli scienziati hanno cercato di giungere ad un compromesso considerando quanto succede in natura: negli organismi viventi infatti, le cellule si danneggiano ma sono in grado di guarire autonomamente.
La capacità di riparare i danni spontaneamente, chiamata self-healing in inglese, è una caratteristica importante in natura perché aumenta la durata della vita della maggior parte degli organismi viventi. [...] È una caratteristica decisamente interessante per le batterie ricaricabili perché la durata della vita degli elettrodi ad alta capacità, come gli anodi di silicio, è ridotta dalle fratture meccaniche generate durante il processo di carica
spiega il team dello SLAC, Stanford Linear Accelerator Center della Stanford University.
Per ottenere lo stesso tipo di processo self-healing in un elettrodo di silicio, il team dello SLAC ha sviluppato un rivestimento polimerico per l'elettrodo, basandosi su una ricerca in cui è stata progettata una pelle artificiale per i robot, avente la stessa proprietà autonoma di guarigione dalle fratture. Il processo di guarigione degli elettrodi di silicio potrebbe impiegare solamente poche ore, e ripristinare la piena funzionalità della batteria.
Al momento attuale il team alla base delle nuove scoperte ha ancora parecchio lavoro da compiere. La società è riuscita a garantire alla batteria caratterizzata da elettrodi in silicio una durata di circa 100 cicli, risultato promettente rispetto al passato, ma ancora lontano dagli obiettivi dello SLAC:
Siamo ancora lontani dall'obiettivo di circa 500 cicli per uno smartphone e 3.000 cicli per un veicolo elettrico [...] Ma dai nostri dati raccolti sembra che questa strada possa funzionare
dice Yi Cui, ricercatore dello SLAC.
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