Gli scienziati hanno scoperto un modo per riportare in vita le batterie usate e migliorare le loro prestazioni del 30%

Man mano che le batterie ricaricabili vengono utilizzate, le particelle di litio iniziano a muoversi lentamente e non possono “raggiungere” gli elettrodi. Gli scienziati hanno trovato un modo per risolvere questo problema e ridurre il numero di cariche nei dispositivi mobili e nelle auto elettriche.

I ricercatori statunitensi del SLAC National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e dell’Università di Stanford hanno sviluppato una tecnologia per estendere la vita delle batterie agli ioni di litio di circa un terzo e aumentare le loro prestazioni. I risultati della scoperta sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature.

Come funzionano le batterie agli ioni di litio

In una batteria funzionante, gli ioni di litio si muovono tra gli elettrodi durante il ciclo di carica/scarica. Alcuni di essi non sono in grado di passare attraverso l’elettrolita e perdono di conseguenza le loro proprietà elettrochimiche. Si formano allora dei depositi di litio densi che portano inevitabilmente a una riduzione delle prestazioni della batteria.

Come si ricarica una batteria usata?

Un metodo proposto dagli scienziati aiuta ad attivare gli ioni di litio se la procedura di carica è organizzata correttamente. La tecnologia ottimizza l’attuale generazione di batterie e apre la prospettiva dell’immagazzinamento di energia ad alta densità. La sua implementazione aumenterà l’autonomia delle auto elettriche e dei dispositivi mobili.

Secondo Yi Tsui, capo del gruppo di ricerca, il litio isolato non può essere classificato come materiale di qualità, poiché causa la decomposizione della batteria e aumenta il rischio di incendio. Tuttavia, quando le particelle “morte” sono combinate con un elettrodo negativo, si verifica un effetto positivo e vengono riattivate.

Parte teorica

Gli scienziati hanno ipotizzato che gli ioni di litio possono essere resi nuovamente attivi dopo aver applicato loro una tensione. Per confermare la loro congettura, hanno preparato un apparecchio di prova (batteria “ottica”) che può essere utilizzato per monitorare le formazioni dense isolate durante la carica.

I risultati dell’esperimento

L’esperimento ha mostrato che le particelle avevano un’attività minima, spostandosi molto lentamente verso un elettrodo durante la carica e verso l’elettrodo opposto durante la scarica.

Secondo Yi Tsui, questo processo ricorda un verme troppo lento che getta la sua parte anteriore in avanti e poi tira la coda verso di sé per avanzare di una distanza trascurabile. Nel caso del litio, c’è dissoluzione in una parte e movimento del materiale nell’altra. Se è possibile dirigere il movimento del “verme” di litio, alla fine “striscerà” verso l’anodo e riporterà in vita la connessione elettrica, ha spiegato lo scienziato.

Gli esperimenti condotti con altri tipi di batterie e l’uso di simulazioni al computer hanno confermato l’aumento dell’attività del litio all’aumentare dell’intensità della corrente. Questo ha permesso di includere una forte fase di scarica con una forte corrente nella fase immediatamente successiva alla fine della carica. Come risultato, il coagulo si è spostato alla distanza richiesta dall’anodo.

Opinione dei fisici teorici

I fisici statunitensi sottolineano che l’insularità del litio potrebbe essere un grosso ostacolo allo sviluppo dell’ultima generazione di batterie al litio metallico. Possono immagazzinare fino a dieci volte più energia ma sono instabili. L’uso di nuove tecnologie potrebbe aiutare a superare questo problema.

Chi ci guadagna dal riutilizzo di queste batterie?

I produttori di auto elettriche potrebbero essere molto interessati a questo modo di migliorare le prestazioni della batteria, poiché la durata della batteria è fondamentale in questo settore.

Ricordiamo che a metà dicembre 2021, i rappresentanti di Samsung e IBM hanno parlato della possibilità di aumentare l’autonomia degli smartphone fino a 7 giorni. Questo potrebbe essere ottenuto cambiando la disposizione orizzontale standard dei transistor nei processori in una verticale.