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Che le batterie stiano assumendo un'importanza sempre maggiore in ogni ambito della nostra vita è fuor di dubbio. Se fino a 20 anni fa circa erano utilizzate principalmente per la radiolina portatile, il telecomando del televisore e la torcia, oggi ne siamo letteralmente circondati. Gran parte degli oggetti che utilizziamo quotidianamente sono dotati di batterie, quasi sempre ricaricabili: si pensi ai vari laptop, smartphone, smartwatch e tablet, ma anche alle fotocamere digitali, gli spazzolini elettrici, mouse e altre periferiche per il PC. E ora che le auto elettriche iniziano a diventare di uso comune, anche la mobilità sarà basata su enormi battery pack ricaricabili all'occorrenza.
Non deve stupire, dunque, se il numero di centri – sia privati, sia universitari – che investono in ricerca su nuove tipologie di batterie è in continua crescita. L'obiettivo è di creare degli accumulatori che abbiano "un'aspettativa di vita" più lunga (cioè, un numero maggiore di cicli di carica), durino di più e si ricarichino più in fretta. Diverse le strade percorse per trovare un'alternativa al litio: si va dallo zucchero alla spazzatura, passando per oro e materiali biodegradabili.
Il candidato più promettente, però, sembra essere il grafene. Ribattezzato non a caso come il supermateriale del futuro, questo composto bidimensionale del carbonio è utilizzato (in va sperimentale, al momento) un po' in tutti gli ambiti hi-tech e non solo. Samsung ha quindi pensato di sfruttarne le caratteristiche di materiale accumulatore e conduttore per realizzare una batteria al litio in grado di lavorare ad alte temperature senza che i cicli di ricarica e la durata batteria ne risenta.
Sfere di grafene
Ricercatori del Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT), in collaborazione con i colleghi della Seoul National University, hanno realizzato dei prototipi di batterie con anodi di nickel e catodi di litio avvolti da un sottilissimo strato di sfere di grafene. Questa particolare configurazione strutturale – ricordiamo che, solitamente, il grafene è prodotto in fogli bidimensionali e spessi pochi atomi – permette al composto del carbonio di aumentare la conduttività di anodo e catodo e, allo stesso tempo, di annullare (o quasi) gli effetti "collaterali" tipici delle batterie ricaricabili.
Questa tecnica permette di incrementare sia la stabilità della batteria sia la sua conduttività e capacità di accumulo dell'anodo. In questo modo è possibile ottenere delle batterie con una densità di 800 Wh/L, la stessa ottenuta dalle batterie agli ioni di litio utilizzata da Tesla a bordo delle proprie automobili elettriche. Lo strato di sfere di grafene messo "a protezione" dell'anodo delle batterie ideate da Samsung, come detto, garantisce prestazioni di gran lunga superiori a quelle delle "normali" batterie al litio.
Caratteristiche della batteria ricaricabile Samsung al grafene
Le sfere al grafene conferiscono alla batteria ricaricabile sfornata dal Samsung Advanced Institute of Technology una maggiore stabilità e un incremento prestazionale generalizzato. Ciò si traduce nella capacità di lavorare fino a temperature di 60° centigradi senza che l'integrità strutturale dell'accumulatore ne risenta e una maggiore capacità di carica di almeno il 45% rispetto al passato. Il tutto impiegando appena 15 minuti per ricaricare una batteria di capienza "normale".
Possibili utilizzi e campi di applicazione
Essendo realizzata da Samsung, molti si aspetteranno di trovare a bordo del prossimo Galaxy S9 o del Galaxy S10 una batteria alle sfere di grafene. Pur non essendo un'ipotesi da escludere a priori, è molto più probabile che l'accumulatore di ultima generazioni trovi utilizzo in ambito industriale e, soprattutto, in ambito automobilistico. Il gigante sudcoreano, infatti, potrebbe rivendere le proprie batterie a Tesla e agli altri produttori di veicoli elettrici, permettendo all'intero settore di compiere l'ennesimo (e probabilmente definitivo) balzo in avanti. Se sul mercato arrivassero delle auto elettriche capaci di assicurare un'autonomia paragonabile a quella di un mezzo a benzina e capaci di caricarsi completamente nel giro di 10 minuti o poco più, cadrebbero probabilmente le ultime riserve riguardanti questi automezzi.
5 dicembre 2017
