Un elettrolita di nuova concezione potrebbe essere la chiave per batterie agli ioni di litio che non prendono fuoco e non esplodono. Lo studio di un ricercatore dell'Università della North Carolina accende la speranza.
Addio alle batterie agli ioni di litio che esplodono spontaneamente ad alte temperature. Non è solo un augurio, ma anche una speranza concreta grazie allo studio del chimico Joseph DeSimone dell'Università della North Carolina. Cercando un materiale che impedisse alla fauna sottomarina di attaccarsi al fondo delle barche DeSimone è riuscito a identificare un sorprendente rimpiazzo per l'unico componente infiammabile nelle batterie moderne: l'elettrolita.
"C'è una grande domanda di queste batterie, e una richiesta ancora più grande di renderle sicure", ha affermato DeSimone. "Gli studiosi ricercano un rimpiazzo per l'elettrolita da anni, ma nessuno ha mai pensato di usare il PFPE (perfluoropolietere) come principale materiale elettrolita nelle batteria agli ioni di litio".
Gli ioni di litio attraversano l'elettrolita, passando da un elettrodo all'altro con la batteria in carica. Quando però le batterie sono sovraccariche, l'elettrolita prende fuoco e la batterie possono dare il via a una combustione spontanea. È un grosso problema, non tanto nei dispositivi mobile, che hanno batterie piccole e comunque sono rimpiazzati di frequente, ma soprattutto nelle auto o negli aerei, che hanno unità più grandi che non si possono sostituire con facilità e frequenza. Le conseguenze possono essere "catastrofiche".
In passato i ricercatori hanno identificato elettroliti non infiammabili, ma questi compromettevano le proprietà degli ioni di litio. "Oltre a non essere infiammabile, il PFPE mostra proprietà davvero interessanti come il trasporto degli ioni. Questo consente al nostro elettrolita di differenziarsi dalle scoperte precedenti".
Il PFPE ha una struttura chimica simile a un elettrolita polimerico destinato proprio alle batterie agli ioni di litio. Tra l'altro, non è un materiale nuovo: è un polimero usato a lungo come lubrificante nella manutenzione d'ingranaggi di macchine industriali. "Quando abbiamo scoperto che potevamo sciogliere il sale di litio in questo polimero, abbiamo deciso di approfondire. La maggior parte dei polimeri non si mescola con i sali, ma questo sì, e non è infiammabile. È un risultato inaspettato".
Il collaboratore Nitash Balsara del Lawrence Berkeley National Laboratory e il suo team sono stati incaricati di studiare il trasporto degli ioni di litio all'interno dell'elettrolita e trovare elettrodi compatibili per realizzare una batteria. In futuro il team si focalizzerà nell'ottimizzazione della conduttività dell'elettrolita per migliorare le caratteristiche di carica e scarica - un passaggio essenziale per parlare di produzione commerciale. Se avranno successo si potranno creare batterie che si possono usare anche in ambienti estremamente freddi - nello spazio o nelle operazioni navali di profondità.
