Possiedi un laptop, un telefono o un dispositivo indossabile prodotto dopo la metà degli anni '90? È probabile che la batteria ricaricabile al suo interno utilizzi la tecnologia agli ioni di litio. Le batterie agli ioni di litio sono arrivate a dominare il mercato dell’elettronica grazie alla loro densità energetica e al rapporto costo-efficacia. Ma la tecnologia non è priva di terrificanti inconvenienti; come evidenziato dall'esplosione di telefoni e computer portatili, aerei incagliati e incidenti automobilistici di fuoco, le batterie agli ioni di litio potrebbero essere molto più sicure.
Questo è stato il focus di un recente studio dell’Università di Stanford descritto nella rivista Comunicazioni sulla natura. Il team, guidato dal professore associato di scienza e ingegneria dei materiali alla Stanford Yi Cui, ha lavorato per sviluppare una batteria “intelligente” agli ioni di litio in grado di rilevare i problemi prima che diventino esplosivi.
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Ogni batteria, agli ioni di litio o meno, contiene un anodo caricato negativamente e un catodo caricato positivamente. Mantenuti separati da una sottile fetta di polimero, lavorano per generare elettricità dagli ioni dell'elettrolita che viaggiano tra di loro. Le cose iniziano ad andare storte, Cui detto Fisica Org, quando difetti di fabbricazione o carica impropria causano il guasto del separatore polimerico. Gli ioni di litio si aggregano in strutture chiamate dendriti, che entrano in contatto con il catodo e mettono in cortocircuito la batteria (o peggio).
Il processo non è rilevabile nelle batterie convenzionali agli ioni di litio, ma Cui e il suo team hanno sviluppato un meccanismo di monitoraggio che utilizza un polimero di separazione “più intelligente”. Aggiungendo uno strato microscopico di rame su un lato del polimero, sono stati in grado di misurare la differenza di tensione tra l'anodo e il separatore, che diminuisce man mano che i dendriti si spostano verso l'anodo catodo.
In modo incoraggiante, Cui ha affermato che lo sviluppo del team è indipendente dal materiale. "Funzionerà con qualsiasi batteria che richieda di rilevare un cortocircuito prima che esploda", ha detto.
Denys Zhuo, co-autore principale dello studio, ha affermato che un ulteriore perfezionamento del metodo potrebbe far guadagnare tempo cruciale in scenari mission-critical. “Quando vedi del fumo o un incendio, devi spegnere [la batteria] immediatamente. Potresti non avere il tempo di scappare. Se volessi essere più sicuro, potresti mettere lo strato di rame più vicino all'anodo. Ciò ti farebbe sapere anche prima quando è probabile che una batteria si guasti.
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Anche se il costo di implementazione potrebbe ostacolare l’adozione della tecnologia del team, non sorprenderti se il tuo futuro smartphone, auto elettrica o dispositivo indossabile ti avvisa quando buttare via la batteria.
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